移動充電車的功能與結(jié)構(gòu)設(shè)計

方金順 林炘明 張玉巍

移動充電車的功能與結(jié)構(gòu)設(shè)計

方金順 林炘明 張玉巍

龍巖暢豐專用汽車有限公司

對以移動電源車為基礎(chǔ)平臺進(jìn)行快速充電功能配置所構(gòu)建移動充電車的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行初步設(shè)計。

移動充電車；設(shè)計

雖然電動汽車還處在示范運行階段，但隨著《汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》提出的新能源汽車發(fā)展目標(biāo)的推進(jìn)，今后3年內(nèi)我國要形成50萬輛純電動、充電式混合動力和普通型混合動力等新能源汽車產(chǎn)能，電動汽車正成為節(jié)能環(huán)保汽車的主攻方向之一，市場保有量將逐年增長。

現(xiàn)階段電動汽車的活動范圍普遍集中在城區(qū)，電動汽車充電站(樁)也主要建在中心城區(qū)，隨著用戶普及率的升高、用戶使用電動汽車習(xí)慣的養(yǎng)成、電動汽車活動半徑的增大，電動汽車充電站(樁)也會向城區(qū)次繁華區(qū)域、大型居住小區(qū)、高速公路服務(wù)區(qū)、集中度假旅游區(qū)等區(qū)域大范圍建設(shè)。但是固定式充電站(樁)由于不能移動，將要有一種移動式充電車(站)來滿足電動汽車特定狀況下的充電需求，本文重點討論了移動充電車的功能與結(jié)構(gòu)。

1 移動充電車的功能

1.1 移動功能。就是采用一般通用的載貨車底盤裝置改進(jìn)后的充電站(樁)，使之實現(xiàn)移動到需要的地域?qū)崿F(xiàn)充電作業(yè)。為保證整車的機動能力，比功率大于10 kW/t，轉(zhuǎn)彎直徑小于19 m，最高車速大于90 km/h。到達(dá)指定區(qū)域作業(yè)響應(yīng)時間小于20 min。

1.2快速充電功能。快速充電又稱應(yīng)急充電，是以較大電流在電動汽車停車的20分鐘至2小時內(nèi)，為其提供短時充電服務(wù)?？焖俪潆娋哂谐潆姇r間短；在短時間內(nèi)就能使電池儲電量達(dá)到50%以上，與加油時間相仿。

1.3市電接入功能。應(yīng)急移動充電車特征在應(yīng)急功能上，在大型會展中心、廣場、特殊景區(qū)，都有500 KVA以上歐式變壓器或美式變壓器，充電車設(shè)計市電接入航空插頭箱，由充電車自帶50～100 m的接入電纜（一端帶航空插頭）接入市電，只要20分鐘左右，使充電車就轉(zhuǎn)成一座充電站。接入電纜截面考慮要能滿足三臺車同時充電的800 A左右電流，電纜選型≥300 mm2。在快速充電機控制系統(tǒng)中設(shè)計以發(fā)電機組、再生蓄電池,市電在沒有發(fā)電機組、再生蓄電池電源的情況下導(dǎo)通，保證系統(tǒng)充電安全。由于接入的是直流電，所以充電車必須重復(fù)接地，確認(rèn)靜電釋放有效。

1.4液壓支撐及升降照明燈功能。300 kW發(fā)電機組實重（含8 h燃油）3800 kg左右，加上防音車廂、二類底盤、再生蓄電池及快充電機等，總質(zhì)量約16t。液壓支撐系統(tǒng)在充電車作業(yè)時可以不受地面平整度的影響保證車輛水平，充電車如要滿足夜間作業(yè)還應(yīng)配裝升降照明燈，方便夜間服務(wù)。

2 移動充電車的結(jié)構(gòu)設(shè)計

我司是移動電源車(1)的主要生產(chǎn)企業(yè)，將電源車的功能和充電站(樁)的充電柜功能合并設(shè)計，形成移動式充電站(樁)的一個新產(chǎn)品。

現(xiàn)有電源車本身裝備有發(fā)電機組、輸電線路等裝置（如圖2），用于提供電源的專用車。發(fā)電機裝置在靜音箱體內(nèi)，有進(jìn)、排風(fēng)系統(tǒng)，300 kW電源車工作噪聲可控制在68～73 db。發(fā)電機為無刷自勵磁，H級絕源，中性點直接接地，設(shè)有短路保護(hù)，超負(fù)載保護(hù)，防護(hù)性能符合IP22/（NEMAI）標(biāo)準(zhǔn)，市電接入，三相四線380 V交流輸出（如圖3），底座式油箱可供連續(xù)8 h額定功率輸出。輸出電纜選用YCW用拖動耐油橡套電纜。

圖1 移動電源車

圖2 電源車裝備的發(fā)電機組

圖3 輸電出線路

應(yīng)急移動充電車是現(xiàn)有電源車產(chǎn)品的延伸（如圖4），初步設(shè)計的充電車選用300 kW電源車作為基礎(chǔ)車型，快充模式，在現(xiàn)有電源車上加裝快速充電機、再生蓄電池和計費控制系統(tǒng)而成，在車輛左側(cè)和后部布置3臺充電槍，取消電源車輸出電纜倉（見圖5）。

圖4 應(yīng)急移動充電車原理圖

圖5 充電示意圖

發(fā)電機組一般不允許超負(fù)荷運行，額定輸出300 kW帶載安全輸出功率在270 kW，啟動后空載運行至油壓、水溫和油溫都達(dá)到規(guī)定的情況下，分別按25%，50%，75%，100%標(biāo)定功率加負(fù)載和減負(fù)載。

考慮電動汽車快充時間10～20 min即可充車載蓄電池額定容量的50% ，充電功率在90～100 kW左右。如果三臺電動汽車同時充電發(fā)電機組剛好滿載運行，但三臺同時充電幾率不高，發(fā)電機組負(fù)載會以10～20 min頻率在100%～0%之間不斷的變化。

因此考慮裝置自控初級充電機和再生蓄電池，當(dāng)3臺電動汽車第1臺充好斷電自控初級充電機開啟給再生蓄電池充電，由于自控初級充電機開啟充電，發(fā)電機組負(fù)載變化由于可控制20%左右；當(dāng)一臺電動汽車充電時自控初級充電機開啟充電機組可保持50%的負(fù)載，再生蓄電池充滿的情況下可用來充電動汽車。再生蓄電池利于提高發(fā)電機組燃油經(jīng)濟(jì)，輔助調(diào)節(jié)發(fā)電機組負(fù)載及延長壽命。

3 結(jié)論

設(shè)計的移動充電車功能可以滿足大型會展中心、廣場、特殊景區(qū)臨時充電需求；可以滿足自然災(zāi)害引起區(qū)域性斷電（例如2008年冰災(zāi)）的應(yīng)急充電需求；可以滿足高速公路、重要國道應(yīng)急事件中對因電能耗盡拋錨的電動汽車快速充電需求。電力部門應(yīng)把移動式充電車(站)列入到固定式充電站網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃項目中。

[1] 清華大學(xué).GB/T18487.3 —2001 電動車輛傳導(dǎo)充電系統(tǒng)電動車輛交流/直流充電機（站）[S].

[2] 徐達(dá),將崇賢.專用汽車結(jié)構(gòu)與設(shè)計[M]. 1998.

[3] 中華人民共和國機械工業(yè)部.GB 50054-1995. 低壓配電設(shè)計規(guī)范[S].

[4] 中華人民共和國機械工業(yè)部.GB2820-1990. 工頻柴油發(fā)電機組通用技術(shù)條件[S].

On Functional and Structural Design of Mobile Charging Vehicle

Fang Jinshun, Lin Xinming, Zhang Yuwei

(Fujian Longyan Shunfeng Special Vehicle Co., Ltd, Longyan 364028, China)

The functional and structural design of mobile charging vehicle is described, which is based on fast charging system of mobile power source.

mobile charging vehicle; design; function; structure