電動(dòng)汽車充電設(shè)施的設(shè)計(jì)與探討

何嘉程

摘要：電動(dòng)汽車是解決當(dāng)前大氣污染的重要手段，電動(dòng)汽車充電站則是發(fā)展電動(dòng)汽車的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其科學(xué)合理的設(shè)計(jì)能夠有效提升充電效率，對電動(dòng)汽車的發(fā)展提供重要的基礎(chǔ)保障，正是如此本文研究的重點(diǎn)就是通過分析電動(dòng)汽車充電設(shè)施的基本思路，以及起基本的組成，從而提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)，從而提升充電設(shè)施設(shè)計(jì)的科學(xué)性。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；充電設(shè)施；設(shè)計(jì)思路

1.設(shè)計(jì)思路

當(dāng)前電動(dòng)汽車能源補(bǔ)給模式主要有充電模式和換電模式兩種。而充電模式又分為普通模式和快充模式。普通模式通常要求蓄電池放電終止后開始充電，并采用15A左右小電流充電，時(shí)間大概在5到8小時(shí)。這種方式充電成本低，而且電池壽命也會(huì)更長。而快充模式則主要采用100到200A的大電流充電，這種模式能夠在10分鐘左右完成七成的充電規(guī)模，這種模式對電池壽命會(huì)產(chǎn)生一定的負(fù)面影響，而且充電成本也相對較高。而換電模式簡而言之就是更換電池，但是由于不同汽車品牌的電池大小和規(guī)格不一致，因此選擇科學(xué)的設(shè)計(jì)思路應(yīng)該是選擇充電模式進(jìn)行建設(shè)，并提供快充模式和普通模式，滿足不同用戶的需求。

2.充電設(shè)施的組成

一般電動(dòng)汽車充電設(shè)施的基本組成有充電系統(tǒng)、配電監(jiān)控系統(tǒng)以及安防系統(tǒng)、計(jì)量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)和有源濾波裝置等系統(tǒng)構(gòu)成，具體如圖1所示。

圖1：充電設(shè)施主要構(gòu)成

由于充電設(shè)施的用電負(fù)荷較大，所以對于傳統(tǒng)的加油站需要增加中壓外線電源，同時(shí)還需要增加中壓環(huán)網(wǎng)柜以及配電變壓器等變配電設(shè)備。其中變壓器和環(huán)網(wǎng)柜都屬于箱式變壓器設(shè)計(jì)，其供貨主要有電力公司提供。其他如低壓開關(guān)柜以及計(jì)量計(jì)費(fèi)設(shè)備等配電設(shè)備需要安裝到撬裝式充電空間中。而所謂撬裝式充電空間則主要根據(jù)充電設(shè)施的建設(shè)需求，將新增有關(guān)的充電設(shè)備以及監(jiān)控系統(tǒng)、濾波裝置等都集中不知道箱式殼體中。然后提前進(jìn)行預(yù)制，并完成內(nèi)部設(shè)備安裝調(diào)試。

電動(dòng)汽車充電設(shè)備還包羅了充電機(jī)和充電樁，其中充電機(jī)也是安裝在撬裝式充電空間中，而充電樁則需要安裝在固定的室外充電車棚下。因?yàn)椴煌放频碾妱?dòng)汽車所使用的電池型號不同，而且充電接口標(biāo)準(zhǔn)也不統(tǒng)一，所以在設(shè)計(jì)之初就需要充分調(diào)查當(dāng)前市場上充電汽車品牌及對應(yīng)的充電接口和相關(guān)的參數(shù)，從而滿足絕大多數(shù)電動(dòng)汽車的充電需求。

3.充電設(shè)施的設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)加油站的充電設(shè)施主要包括箱式變壓器以及撬裝式充電屋以及充電樁和充電為以及車棚等。對于這些充電設(shè)施的空間布置要緊密根據(jù)具體的加油加氣站的空間繼續(xù)擰布置，比如某加油加氣站的等級為2級，并設(shè)置了30m3的汽油罐有2座，另外還有兩座30m3柴油罐，加油機(jī)共四部，整體占地面積約為2000米。并且布置了站房、油罐區(qū)以及加油島和罩棚等。現(xiàn)在需要在這個(gè)傳統(tǒng)的加油站增設(shè)電動(dòng)汽車充電設(shè)施，而這些設(shè)施主要布置在這個(gè)加油站的東邊。包括了撬裝式充電屋以及直流和交流充電樁等。根據(jù)規(guī)劃這個(gè)充電設(shè)備主要為幾種主流品牌如比亞迪等車廂進(jìn)行充電，具體的相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)如下所示：

第一，整車和電池。整車外形尺寸為4853×1788×1525，單位是毫米。整車的質(zhì)量為1.8噸，該車型的動(dòng)力電池標(biāo)稱電壓為336 VDC，電池組則是60Ah/336V，而磷酸鐵鋰電池則有105串。

第二，各種充電設(shè)備的參數(shù)。其中直流充電機(jī)的參數(shù)主要包括額定輸出功率為50kW，最高輸出電壓則為500V。最大輸出電流達(dá)到了400A。總有效率大于92%，輸出穩(wěn)壓精度則小于等于1%。而輸出穩(wěn)流精度同樣小于等于1%。充電的環(huán)境溫度主要在20℃到40℃之間。

第三，直流充電樁的相關(guān)參數(shù)。首先是額定電壓為500V，額定輸出電流則是100A，額定功率達(dá)到了50kW。其工作環(huán)境則控制在20℃到50℃之間，其工作區(qū)域的濕度則要小于93%。

第四，交流充電樁的相關(guān)參數(shù)。首先是額定電壓則是在200V/50Hz，最大的輸出電流則是在16A，其工作環(huán)境和直流充電樁的工作環(huán)境要求一樣，都需要控制20℃到50℃之間，其工作區(qū)域的濕度則要小于93%。

根據(jù)該傳統(tǒng)加油站的具體不知，在輔助服務(wù)區(qū)域增設(shè)6個(gè)充電車位，并且設(shè)置1座箱式變壓器，同時(shí)還要增設(shè)1座撬裝式充電屋。這6個(gè)充電車位，其中有4個(gè)是直流充電樁，另外2個(gè)則是交流充電樁。這些充電樁都統(tǒng)一安裝到室外充電車棚之下。而各種充電設(shè)備包括直流充電機(jī)和抵押開關(guān)柜以及監(jiān)控系統(tǒng)等都要安裝到撬裝式充電屋之內(nèi)。由于是4個(gè)直流充電樁，因此在撬裝式充電屋中就需要配置4臺50kW的直流充電機(jī)，并且每兩臺直流充電機(jī)集中到組柜中。另外還包括2臺抵押開關(guān)柜和1臺監(jiān)控系統(tǒng)控制柜。

在設(shè)計(jì)這個(gè)充電設(shè)施時(shí)需要重點(diǎn)考慮充電設(shè)施的安全性，也就是說所有的充電設(shè)施需要放置在危險(xiǎn)區(qū)域3米之外。通常來說一個(gè)加油站中的汽油加油機(jī)，其危險(xiǎn)區(qū)域就是以汽油加油機(jī)為圓心，其半徑4.5m的區(qū)域之內(nèi)都是危險(xiǎn)區(qū)域，所以充電設(shè)備要距離汽油加油機(jī)要超過7.5米以上。只有這樣才能夠符合國家的相關(guān)安全規(guī)定，滿足GB50156-2012規(guī)范要求。

4.結(jié)語

總而言之，從發(fā)展的眼光來看，為了解決空氣污染，推進(jìn)電動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展已經(jīng)成為必然趨勢，所以未來很多傳統(tǒng)的加油站就會(huì)面臨增設(shè)電動(dòng)汽車充電設(shè)施，對此本文提供的設(shè)計(jì)思路和方法對于提升充電設(shè)施的工作效率和安全性，顯然具有一定的參考作用。

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