新能源汽車(chē)快速充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

林少芳

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新能源汽車(chē)快速充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

林少芳

（福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建福州 35000）

如何能夠設(shè)計(jì)出科學(xué)、可靠以及安全的充電系統(tǒng)，是現(xiàn)階段進(jìn)一步加大新能源汽車(chē)普及度的關(guān)鍵，本文以新能源汽車(chē)快速充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理為切入點(diǎn)，系統(tǒng)地闡述了新能源汽車(chē)快速充電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)路徑，旨在進(jìn)一步拓展新能源汽車(chē)快速充電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平。

電動(dòng)汽車(chē)；智能充電；充電樁

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段電動(dòng)汽車(chē)的電力補(bǔ)充方式主要包括3種，第一種為220V交流慢充充電方式，第二種為直流快速充電方式，第三種為電池快換充電方式，以220V交流慢充充電方式為例，該種充電方式又被稱(chēng)之為家庭式充電與充電樁充電的有機(jī)結(jié)合。[1]所謂家庭式充電主要是指充分利用家用供電插座所進(jìn)行的充電，電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)用該種方式充電通常要充3-6個(gè)小時(shí)，這一期間，我們就可以將電動(dòng)車(chē)充滿(mǎn)電，該種充電方式能夠利用電力低谷時(shí)段進(jìn)行充電，從而進(jìn)一步降低為電動(dòng)汽車(chē)充電的成本。當(dāng)然這種方式并不是適用于所有的電動(dòng)車(chē)的，其主要應(yīng)用的電瓶車(chē)大多為那種電池容量比較小的乘用電動(dòng)車(chē)，應(yīng)用該種方式既可以延長(zhǎng)電動(dòng)車(chē)電池的使用壽命，還可以減少充電設(shè)備的數(shù)量。但是其還存在一定的缺點(diǎn)就是我們難以對(duì)其所應(yīng)用的電量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

充電樁充電方式是通過(guò)利用220V/30A供電能力的充電樁進(jìn)行充電的一種充電方式。該種充電方式所應(yīng)用的時(shí)間與電動(dòng)汽車(chē)220V交流慢充的充電方式相同，它可以有效應(yīng)用于乘用電動(dòng)車(chē)進(jìn)行充電，并且要比220V交流慢充的充電方式更為靈活，且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)其所用電量科學(xué)計(jì)量。[2]但是值得注意的是，利用該種充電方式就必須為其增加充電設(shè)施，并在此基礎(chǔ)上，增加專(zhuān)用充電場(chǎng)以此來(lái)完成對(duì)電動(dòng)車(chē)的充電任務(wù)。

與其他兩種充電方式不同，快速充電這種充電方式主要適用于大型商務(wù)車(chē)等，里程大于電池續(xù)駛里程的車(chē)輛。它能夠?qū)崿F(xiàn)在短時(shí)期內(nèi)為電動(dòng)車(chē)電源充滿(mǎn)電，但是其對(duì)電池的影響往往是非常大的，其不利于電池使用壽命的延長(zhǎng)。通常情下，下我們是在服務(wù)站進(jìn)行電池快換的，車(chē)上的電池在卸下來(lái)之后，就必須馬上換上充滿(mǎn)電的電池，只有這樣做，才可以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的快速行駛。車(chē)上的電池在卸下之后就應(yīng)當(dāng)立刻充電，并為下一組到來(lái)的大型車(chē)輛提供電源，以這種方式我們可以確保大型車(chē)輛的有效行使?？偟膩?lái)說(shuō)該種充電方式充電時(shí)間非常短，能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)?；潆?，并有效地降低了生產(chǎn)成本，對(duì)電池的維護(hù)也是非常方便及時(shí)的，能夠保障車(chē)輛在運(yùn)行過(guò)程中的及時(shí)充電。該種充電方式也存在一些問(wèn)題，例如，必須建設(shè)大型換電站，需要投入大量的人力物力資本，電池庫(kù)存管理與其它類(lèi)型相比相對(duì)比較復(fù)雜，如果在充電的過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)電池存在損壞的現(xiàn)象，我們則難以將責(zé)任落實(shí)到人。

總的來(lái)說(shuō)上述3種電池充電方式各有各的優(yōu)點(diǎn)，也都存在一定的缺點(diǎn)，但究竟用哪種能源充電模式來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車(chē)的有效運(yùn)行，我們應(yīng)當(dāng)從實(shí)際出發(fā)，并以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向。

2 新能源汽車(chē)快速充電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 充電站配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

充電站配電系統(tǒng)往往包括兩個(gè)方面，一是測(cè)控系統(tǒng)，二是保護(hù)系統(tǒng)。這兩個(gè)方面主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)充電站的保護(hù)和監(jiān)控的，在充分利用充電站的后臺(tái)系統(tǒng)之后，我們可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車(chē)管理數(shù)據(jù)的交換，從而保障電動(dòng)車(chē)的充電安全。配電系統(tǒng)的一體化主要由公用測(cè)控裝置以及微機(jī)保護(hù)測(cè)控一體化裝置共同組成，這些部分的主要作用就是對(duì)充電站配電系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并實(shí)現(xiàn)充電站配電系統(tǒng)的自動(dòng)化升級(jí)，從而降低人力投入，保障工作效率。

2.2 充電站控制功能的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)充電站的控制功能應(yīng)當(dāng)從以下幾個(gè)方面入手：首先，應(yīng)當(dāng)確保充電站控制功能的唯一性，換句話(huà)說(shuō)，就是在同一時(shí)間內(nèi)，一個(gè)操作人員只能控制同一個(gè)對(duì)象，這樣做的意義在于確保充電站控制功能正常發(fā)揮作用。其次，采取相應(yīng)的保護(hù)措施來(lái)保護(hù)機(jī)械設(shè)備，并通過(guò)云臺(tái)這種方式來(lái)控制相關(guān)設(shè)備，充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的定制功能。其次，從多方面、多角度來(lái)調(diào)整攝像機(jī)，使操作人員能夠全方位的控制所有的計(jì)算機(jī)。如果控制功能中存在預(yù)先設(shè)置的功能，操作人員還可以根據(jù)相關(guān)規(guī)則對(duì)云臺(tái)進(jìn)行控制。

2.3 充電站計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

充電站計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)包括兩個(gè)部分，一是計(jì)費(fèi)部分，二是計(jì)量部分，其中計(jì)費(fèi)部分主要是以計(jì)費(fèi)工作站為基礎(chǔ)，并在此基礎(chǔ)上同服務(wù)器結(jié)合在一起。計(jì)量系統(tǒng)則主要由關(guān)口電表以及充電計(jì)量管理機(jī)等構(gòu)成。一般情況下，我們通過(guò)以太網(wǎng)以及計(jì)費(fèi)工作站工作人員的工作時(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，從而確保科學(xué)的計(jì)算總的充電兩，并將信息存入到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上，從而有效確保上級(jí)系統(tǒng)能夠全面的獲得相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效溝通。

2.4 充電站系統(tǒng)的交流電樁設(shè)計(jì)

交流電樁的主要作用是提供電源的裝置。該系統(tǒng)所占面積相對(duì)較小，且操作簡(jiǎn)單，很容易安裝。因此，我們可以將其廣泛按章在停車(chē)場(chǎng)，調(diào)動(dòng)汽車(chē)充電站等場(chǎng)所，能夠方便電動(dòng)汽車(chē)及時(shí)充電，保障電動(dòng)汽車(chē)的正常運(yùn)行。值得注意的是，交流電樁的應(yīng)用必須發(fā)揮以下功能（表1）。

2.5 充電站直流電機(jī)的設(shè)計(jì)

直流電機(jī)主要包括四個(gè)方面內(nèi)容，即控制單元、功率單元、通信接口、電氣接口等等，通過(guò)利用整流設(shè)施我們可以進(jìn)一步完善電動(dòng)汽車(chē)的充電。通常情況下，直流充電機(jī)的電壓變化以及輸出電流與其他類(lèi)型相比，都比較龐大，能夠以各類(lèi)電動(dòng)車(chē)的蓄電池進(jìn)行充電。直流電機(jī)的分類(lèi)如表2所示。

表1 交流電樁的功能

表2 直流最機(jī)分類(lèi)表

在設(shè)計(jì)直流電機(jī)的時(shí)候，相關(guān)工作者可以從自身的實(shí)際情況出發(fā)，靈活的應(yīng)用上述三種電機(jī)，不僅如此，還可以實(shí)現(xiàn)直流充電機(jī)的并聯(lián)適用，從而進(jìn)一步提高輸出功率。

3 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，現(xiàn)階段，在建立節(jié)約型社會(huì)和環(huán)境保護(hù)型社會(huì)的倡議下，筆者認(rèn)為，我們應(yīng)當(dāng)對(duì)新能源汽車(chē)的充電設(shè)備進(jìn)行深入的研究，以此來(lái)保障電動(dòng)車(chē)的有效運(yùn)行。但是，羅馬并非一日建成，充電系統(tǒng)的實(shí)際也并非一蹴而就的，在新時(shí)期下，我們必須加大相關(guān)科學(xué)研究力度，不斷加大資金的投入，從而確保新能源汽車(chē)的普遍應(yīng)用。

[1]周念成,蒲松林,王強(qiáng)鋼,姜光學(xué),曾憲平,肖松,陳敏,謝捷. 電動(dòng)汽車(chē)快速充電站的儲(chǔ)能緩沖系統(tǒng)控制策略[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2013,17:127-134.

[2]汪曉茜,黃越. 當(dāng)前國(guó)際新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)和充電設(shè)施規(guī)劃發(fā)展綜述及啟示[J]. 現(xiàn)代城市研究,2015,01:107-116.

Design of new energy vehicle fast charging system

(Fuzhou Vocational and Technical College, Fuzhou Fujian 35000)

How to design a scientific, reliable and safe charging system, is the present stage further increase the popularization of new energy vehicles, the key, this paper to new energy vehicle fast charging system design principle as the breakthrough point, systematically describes the new energy vehicle fast charging system design path, aims to further expand the new energy vehicle fast charging system design level.

Electric vehicle; Intelligent charging; Charging pile

（責(zé)任編輯：雷 君）

N945.2

A

10.3969/j.issn.1672-7304.2016.06.040

1672–7304(2016)06–0091–02

林少芳（1976-），女，福建莆田人，講師，研究方向：汽車(chē)技術(shù)。