淺析電動汽車充電樁建設(shè)

馬金雙 南京能瑞電力科技有限公司

導言：隨著人們生活水平的不斷提高和環(huán)境問題引起的疾病數(shù)量的增加，人們越來越重視環(huán)境保護。作為城市空氣的主要污染源，汽車尾氣已經(jīng)開始受到廣泛關(guān)注。汽車尾氣產(chǎn)生的污染占據(jù)了城市空氣總的污染量的70%,汽車噪聲產(chǎn)生的污染占據(jù)了城市噪聲總的污染量的80%。這些污染會對人體產(chǎn)生極大的危害, 甚至會影響到市民的壽命,據(jù)可靠資料顯示,使用電動汽車可以使得空氣中的污染物降低98%以上,而且會在一定程度上降低噪聲污染。因此,為了人類賴以生存的家園,發(fā)展電動汽車很有必要,而電動汽車充電站是電動汽車發(fā)展的基礎(chǔ),因此需要重點考慮。

1 充電樁相關(guān)內(nèi)容的解釋

1.1 充電樁及其功能

充電樁 (Charging pile) 它通常安裝在公共場所和居民區(qū)的停車場或充電站，可以固定在墻壁或地板上，其功能類似于加油站的油罐車，可以根據(jù)不同的電壓水平對各種類型的電動汽車充電。它的輸入端直接連接到交流電網(wǎng)，輸出端連接到充電插頭給電動汽車充電。

1.2 充電樁的分類

按安裝方式分：可分為掛壁式充電樁、落地式充電樁。

按安裝地點分：可分為專用充電樁、公共充電樁。

按充電口數(shù)目分：可分為一樁多充、一樁一充。

按充電方式分：可分為交流充電樁、直流充電樁、交直流一體充電樁。

1.3 充電樁的技術(shù)實現(xiàn)

直流充電樁的工作原理：經(jīng)整流濾波, 三相交流電變?yōu)橹绷麟姽┙oIGBT橋。通過控制器中的驅(qū)動電路，在作用于IGBT橋之后，直流電壓被轉(zhuǎn)換成交流電壓。然后，通過高頻變壓器的變換隔離交流電壓，再次整流和濾波以獲得直流脈沖，電池組可以充電。此過程中, 控制器可依據(jù)參數(shù)的變化 (電池的端電壓、電流大小) 實現(xiàn)動態(tài)控制, 實施修改充電參數(shù)。此外, 為保證系統(tǒng)運行過程中的安全性、可靠性, 設(shè)計有過熱、過流、過壓保護電路。

具體充電過程：充電時，將充電堆的充電手柄與電動汽車的充電插座連接，然后在刷卡區(qū)刷IC卡，按照屏幕上的提示選擇充電模式進行充電。在整個充電過程中，監(jiān)控單元將實時監(jiān)控充電接口的連接狀態(tài)、電壓和電流，并在出現(xiàn)異常時立即發(fā)出警報。為了保證充電樁的高效運行，采用模塊化的原則編寫了主程序。

主程序包括：IC卡識別模塊、中央控制模塊、顯示模塊、打印模塊、通訊模塊、檢測模塊等。激活充電樁時, 各模塊之間由主程序協(xié)調(diào), 從而實現(xiàn)一整套的充電流程。多線程的處理方式可確保各模塊之間互不影響。

2 電動汽車充電站的規(guī)劃

隨著電動汽車產(chǎn)業(yè)化的普及，電動汽車的數(shù)量也在增加。此時，制約電動汽車發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施是電動汽車充電站。因此，如果你想要電動汽車快速發(fā)展，你必須讓電動汽車充電站能夠大規(guī)模發(fā)展。在建設(shè)電動汽車充電站的過程中，有必要做出合理的規(guī)劃。如果沒有合理的規(guī)劃，充電站的建設(shè)將會更加混亂, 會產(chǎn)生很多的浪費,并且對環(huán)境也產(chǎn)生一定的負面影響, 這就違背了保護環(huán)境的初衷,因此, 電動汽車充電站的發(fā)展前提是形成規(guī)模化的產(chǎn)業(yè)。在建設(shè)之初, 應充分考慮電動汽車的規(guī)模、分布情況、用戶的出行習慣、城市的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、車流情況以及電池特性等因素, 進行科學的充電設(shè)施選址和容量優(yōu)化, 同時還應該預留一定的裕度, 為電動汽車的持續(xù)增長保留適當?shù)目臻g, 進而形成較為完善的規(guī)劃方案。因此, 提前對電動汽車充電站進行規(guī)劃不僅可以滿足用戶的充電需求, 也能使得資源可以合理的配置。電動汽車充電站能夠正常運行離不開高功率的電力支持, 電動汽車充電與電動自行車充電的不同之處在于其充電速度必須得到保障。

3 關(guān)于充電樁建設(shè)的幾點建議

基于上文對充電樁建設(shè)的影響因素, 本文提出了幾點關(guān)于充電樁建設(shè)的建議。

3.1 科學選擇充電樁站點

首先，選擇合理的充電樁施工場地可以節(jié)省電動車用戶的充電成本。充電樁的建造應該有助于電動車輛的用戶獲得電力供應，例如在車輛可以方便進出的地方。其次，充電樁的建設(shè)應該適應城市道路、給排水、消防等市政基礎(chǔ)設(shè)施。與其他市政基礎(chǔ)設(shè)施配套。例如，灌注樁的施工應充分考慮環(huán)境保護和消防安全，并與建筑物保持合理的防火距離。同時，還應選擇充電樁的位置，以避免爆炸危險、強烈振動和高溫的地方。最后, 充電樁的布局要遠離浴室、廁所以及容易產(chǎn)生積水的地方。綜上所述, 充電樁的布局應當科學、合理, 滿足電動汽車的充電需求。因此充電樁一般布置在住宅小區(qū)、企事業(yè)單位、社會公用停車場等場所, 并應盡量靠近臨近的配電站。充電樁基礎(chǔ)底座四周應采取封閉措施, 防止小動物從底部進入箱體。

3.2 利用補貼等形式鼓勵多元主體建設(shè)充電樁

建造充電樁需要更高的成本，因此需要政府和行業(yè)組織的一些優(yōu)惠政策。例如，設(shè)立了一個節(jié)能專項基金，以支持該地區(qū)企業(yè)的節(jié)能改造和節(jié)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。同時，節(jié)能基金的設(shè)立也可以鼓勵企業(yè)進入充電樁行業(yè)，形成企業(yè)集群。對相關(guān)企業(yè)給予一定的投資補貼，如按投資的一定比例返還投資。如廣州出臺措施對于建設(shè)的非個人自用充電樁, 給予建設(shè)運營方按照不超過投資額20%的標準進行扶持。對提供3個以上固定車位給充電設(shè)施運營企業(yè)建設(shè)、運營快充充電站的停車場業(yè)主, 按照1個固定車位1萬元的標準進行扶持。另外還可以鼓勵停車場等車輛集聚較多的區(qū)域建設(shè)充電樁。

3.3 計量與監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

測量和監(jiān)測包括電氣和非電氣量。電量測量的主要目的是確保充電電能的質(zhì)量、正確充電和安全保護。因此，需要不同規(guī)格的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置、單相或三相電能表以及霍爾傳感器來測量電壓和電流。對于大功率充電樁，還應配置一個特殊的剩余電流繼電器，當剩余電流超過設(shè)定值時，發(fā)出報警信號或控制斷路器斷開，以避免剩余電流對人員和設(shè)備造成傷害。非電氣量的監(jiān)測主要是電氣火災監(jiān)測中的溫度信號, 通過安裝剩余電流式電氣火災監(jiān)控裝置, 通過對溫度信號的監(jiān)測, 結(jié)合剩余電流, 發(fā)出報警信號或者控制信號, 防止火災發(fā)生。

4 電動汽車充電站的發(fā)展趨勢

隨著汽車消耗越來越多的能源并對環(huán)境造成巨大污染，電動汽車的發(fā)展是不可避免的，電動汽車充電站的發(fā)展也是汽車工業(yè)發(fā)展的主要方向之一。國家也給予汽車制造商越來越多的支持，從而促進了電動汽車充電站的發(fā)展。隨著電動汽車的普及，電動汽車充電站將會越來越受歡迎。此時，電動汽車充電站的規(guī)劃必須提前進行。

結(jié)束語：通過對電動汽車充電站發(fā)展趨勢的分析，可以發(fā)現(xiàn)它是當今世界經(jīng)濟發(fā)展不可缺少的一部分。因此，如何沿著正確的道路發(fā)展電動汽車充電站將變得非常有意義。通過分析發(fā)現(xiàn)，電動汽車充電站的發(fā)展必須解決以下問題：針對電動汽車的充電特性建立合適的充電需求預測模型、針對不同區(qū)域的電動汽車充電樁的不同情況進行合理的規(guī)劃、研究不同約束條件下的充電站站點建設(shè)規(guī)劃問題等, 在接下來的研究中, 將針對這些問題進行更加深入的分析。