電動汽車充電系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)用研究

摘要：隨著現(xiàn)代化技術(shù)的不斷進(jìn)步和能源緊缺壓力的日益加大，新能源的電動汽車開始進(jìn)入人們的視野，并引起了極大的社會關(guān)注。電動汽車作為一種節(jié)約能源、無污染的綠色交通工具，受到了人們極大的歡迎。電動汽車的發(fā)展有利于改善城市環(huán)境，減小能源消耗，因此也被政府大為倡導(dǎo)。文章對電動汽車充電系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)用進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：電動汽車；充電設(shè)備；充電站建設(shè)；信息化管理；新能源汽車 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：U469 文章編號：1009-2374（2016）28-0008-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.005

就我國汽車行業(yè)而言，最普遍使用的是石油做燃料。然而我國的石油資源相對匱乏，對我國汽車行業(yè)造成了一定的沖擊，加之燃油式汽車排放汽車尾氣帶來了極大的環(huán)境污染問題，于是電動汽車作為一種新能源汽車，開始應(yīng)用于生活。發(fā)展電動汽車不僅有利于平衡能源結(jié)構(gòu)，提高能源利用效率，保護(hù)我國能源安全，而且極大地緩解了環(huán)境污染問題，此外還帶動了汽車行業(yè)跨越式發(fā)展。充電系統(tǒng)作為一個新型的產(chǎn)業(yè)，具有極大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

1 電動汽車的充電需求分析

1.1 電動汽車的運(yùn)行模式

電動汽車在不同的運(yùn)行模式下會對其充電時間和繼續(xù)行駛的能力產(chǎn)生不同的要求，進(jìn)而直接對充電站建設(shè)的方式及其需要的功率產(chǎn)生影響。具體來說，在公交車的運(yùn)行模式下，電動公交車可以在停運(yùn)期間利用專門停車場內(nèi)的汽車充電站進(jìn)行正常充電，但由于公交電動車的電量只能滿足一次單程的行駛，因此在行駛過程中遇到緊急狀況時要快速補(bǔ)充電能。在出租車的運(yùn)行模式下，由于出租車沒有固定的行程，因此要根據(jù)出租車實(shí)際充電后還能繼續(xù)行駛的距離來尋找相應(yīng)出行范圍內(nèi)的電動充電樁來實(shí)現(xiàn)充電需求。在公務(wù)車和社會車輛的運(yùn)行模式下，則要在政府機(jī)關(guān)、行政事業(yè)單位的停車區(qū)域內(nèi)或者是居民小區(qū)內(nèi)建設(shè)相應(yīng)的充電設(shè)備來滿足其需要。此外，汽車進(jìn)入充電站的時間會對充電站的功率產(chǎn)生直接的影響，過于集中的充電時間往往對充電站的電力負(fù)荷造成較大壓力，充電站的功率需求也相應(yīng)增大。

1.2 電動汽車的總體電量需求

電動汽車的充電量總體需求是由電動汽車的數(shù)量和電動汽車平均每日電能消耗量決定的。有相關(guān)資料數(shù)據(jù)顯示，到2020年電動汽車總量會達(dá)到70000輛，平均每天電能消耗量在18400度。由此可見，電動汽車的充電需求總量極大，發(fā)展前景廣闊。

1.3 電動汽車的充電時間要求

電動汽車的充電時間和其運(yùn)行模式有一定的關(guān)聯(lián)，但不同的充電時間需要使用不同的充電方式完成。通常情況下，在電動汽車運(yùn)行的高峰期，充電時間緊迫，應(yīng)采用快速充電的方式或者更換電池的方法來補(bǔ)充急需的電能；而在充電時間要求較低時，要利用停運(yùn)期間或者是充電低谷時期進(jìn)行充分的充電，儲備電能。

1.4 電動汽車的特性

不同的電動汽車特性決定了不同的充電方式、控制充電策略以及最佳的充電率，因此對于不同動力電池的電動汽車要采用不同的充電方法，控制最佳的充電率，這就形成了電動汽車充電市場的多樣化需求。

1.5 受充電場所和環(huán)境的影響

電動汽車的充電和放電情況會受到充電場所和外部環(huán)境的影響。充電電池的接受能力極易受外界溫度的影響，電池的接受能力最強(qiáng)是在常溫下實(shí)現(xiàn)的，一旦溫度降低，充電接受能力便會逐步降低，進(jìn)而功率需求進(jìn)一步增加。

2 電動汽車充電模式研究

電動汽車充電模式根據(jù)電池組的技術(shù)和使用特性可分為常規(guī)充電、快速充電和快速更換電池組三種：

2.1 常規(guī)充電

蓄電池在終止放電后要采用小電流的恒壓立即充電，充電時間5～8小時為宜。蓄電池由于在電量低谷進(jìn)行充電，通常充電成本較低，而且有利于提高充電效率和延長電池使用壽命。常規(guī)充電的場所一般規(guī)模較大，在居住小區(qū)、停車場以及公共充電站均可以實(shí)現(xiàn)。

2.2 快速充電

快速充電又稱應(yīng)急充電，是指使用較大的電流在較短的時間內(nèi)進(jìn)行充電服務(wù)?？焖俪潆娪捎诔潆姇r間短而較受歡迎，而且快速充電不需要占用大面積的停車區(qū)域，可以快速滿足行駛需求，但快速充電由于使用電流較大而對公用電網(wǎng)不利，需要專門的充電站。

2.3 快速更換電池組

即通過快速更換電池組的方式來達(dá)成充電的目的。由于快速更換的方式專業(yè)化要求極高，還需要配置專門的人員使用專門的工具進(jìn)行，因此同樣只適用于專門的充電站。

3 建設(shè)電動汽車智能充電信息云平臺

開放互聯(lián)的電動汽車智能充電信息云平臺的功能主要由充電服務(wù)移動APP、充電運(yùn)營管理系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用和電子商城應(yīng)用等部分組成。根據(jù)電動汽車智能充電信息平臺的構(gòu)建圖，從其功能角度出發(fā)，下面做進(jìn)一步的介紹：

3.1 建設(shè)充電服務(wù)移動APP

充電服務(wù)移動APP主要是指在電動汽車智能終端或手機(jī)上提供充電提醒、充電規(guī)劃、預(yù)約充電、過程提醒、充電支付以及服務(wù)評價(jià)等服務(wù)。也就是說，電動汽車的整個充電過程都可以通過網(wǎng)絡(luò)來完成，是一項(xiàng)全自動化、智能化的工作。

對于充電服務(wù)移動APP的設(shè)計(jì)，要在首頁顯示功能清單，對用戶要查詢的信息或使用的功能進(jìn)行引導(dǎo)，然后點(diǎn)擊按鈕進(jìn)入用戶所需功能主界面，隨后用戶根據(jù)需要進(jìn)行選擇充電站、充電預(yù)約、導(dǎo)航進(jìn)入該充電站預(yù)約位置，通過在充電機(jī)上掃碼實(shí)現(xiàn)充電。在充電過程中，用戶可以通過手機(jī)查詢充電狀況，待提醒充電完成后網(wǎng)上支付相關(guān)費(fèi)用。當(dāng)然，在充電過程中，用戶可以通過該系統(tǒng)進(jìn)入個人主頁，查詢賬戶余額等信息，完善個人信息，同時也可以瀏覽其他網(wǎng)頁，查看更多資訊。

3.2 進(jìn)行充電運(yùn)營管理

對充電系統(tǒng)的運(yùn)營管理應(yīng)該覆蓋對充電機(jī)及其輔助設(shè)備、用戶以及充電負(fù)荷調(diào)控三部分的管理，因此要建立多層次、多樣化的管理機(jī)制，加強(qiáng)監(jiān)控工作，及時了解充電機(jī)使用狀況以及用戶的需求，進(jìn)而對充電運(yùn)營進(jìn)行有效管理。

3.3 建設(shè)充電站

建設(shè)充電站是整個充電系統(tǒng)建設(shè)中的最重要環(huán)節(jié)，是電動汽車進(jìn)行充電的重要服務(wù)設(shè)施，因此要加強(qiáng)充電站的建設(shè)。

3.3.1 充電站結(jié)構(gòu)介紹。

第一，充電站主體結(jié)構(gòu)。充電站是一個封閉的充電間，主要由配電站、監(jiān)控室、電機(jī)、充電平臺等構(gòu)成。其中配電站包括高壓配電和照明及其他用電配電兩部分，高壓配電主要通過變壓器來滿足電動汽車的充電需求，另一部分則用于照明、控制系統(tǒng)的供電，此外還應(yīng)該配置可計(jì)量電量的設(shè)備。監(jiān)控室主要是完成實(shí)時監(jiān)控充電機(jī)運(yùn)行情況，并處理相關(guān)數(shù)據(jù)等。充電機(jī)是充電的主要設(shè)備。充電平臺應(yīng)便于電池的裝卸和擺放。

第二，充電站組成部分。充電站除了重要的主體結(jié)構(gòu)外，還有很多組成部分，包括停車場及電源插頭、電池更換及周轉(zhuǎn)接待處、電池充電及存放的庫房、工作職員休息和操縱監(jiān)控室及車輛檢驗(yàn)站、維護(hù)車間等。

3.3.2 充電站建設(shè)場所。充電站作為獨(dú)立的設(shè)備和設(shè)施，其分布地極為重要。因此，在充電站建設(shè)中要選擇數(shù)量較多、位置集中的市中心，要有專門的充電服務(wù)中心，就像加油站一樣。當(dāng)然，充電站的建設(shè)要充分利用已有的停車場所或者利用地下、橋下空間，最大程度地減少對土地的浪費(fèi)。此外，充電站要分散布局，實(shí)現(xiàn)充電系統(tǒng)的全覆蓋化。

3.3.3 充電站建設(shè)成本。由于充電站的建設(shè)方式有外部接入、資金投入和內(nèi)部布局等，因此，在建設(shè)過程中，要充分考慮建設(shè)成本，包括占地面積、電壓等級、電力負(fù)荷量以及充電機(jī)的數(shù)量等，特別是外部接入的建設(shè)成本。

3.3.4 充電站建設(shè)規(guī)模。充電站建設(shè)的規(guī)模是影響成本的重要因素。因此要根據(jù)市場需求來嚴(yán)格控制建設(shè)規(guī)模，既要最大限度地滿足客戶的需求，又要減少資本投入，實(shí)現(xiàn)利益最大化。

3.4 建立大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用平臺

在整個充電系統(tǒng)信息平臺中，要注意收集樁、車、用戶、道路等的全方位信息，并對這些數(shù)據(jù)作進(jìn)一步的分析處理，采用大數(shù)據(jù)分析的方法來了解用戶的特殊需要，實(shí)現(xiàn)個性化服務(wù)。

3.5 引進(jìn)電子商城界面

對無數(shù)的用戶而言，電動汽車充電的時間是空閑的。我們可以充分利用該時間引進(jìn)電子商城界面，使用戶在電子商城中購進(jìn)所需要的相關(guān)產(chǎn)品，將公共充電的“時間成本”轉(zhuǎn)化為“商業(yè)價(jià)值”。

4 結(jié)語

電動汽車是未來新能源汽車的發(fā)展方向，更是汽車產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)調(diào)整的有效方式，因此電動汽車應(yīng)被廣泛推向消費(fèi)市場。而在目前的推廣活動中，仍然存在很多亟待解決的問題，最首要的就是充電的問題。想要更好地促進(jìn)電動汽車的發(fā)展，必須完善充電配套設(shè)施，建立電動汽車智能充電信息平臺，使汽車用戶能夠自由地使用信息化、自動化的APP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來完成充電事項(xiàng)，真正實(shí)現(xiàn)電動汽車充電服務(wù)的高效化、智能化，進(jìn)而滿足社會大眾的充電需求。

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作者簡介：陳華鋒（1985-），男，廣東深圳人，深圳供電局有限公司中級工程師，研究方向：電網(wǎng)通信及信息技術(shù)。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）