姜永豪

(黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 黃岡 438002)

汽車充電站關(guān)鍵技術(shù)研究

姜永豪

(黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 黃岡 438002)

近年來，我國(guó)加大了在新能源方面的管理力度，有關(guān)新能源方面的政策逐步制定、并投入實(shí)踐管理中，隨著新能源使用技術(shù)不斷發(fā)展，以電能為動(dòng)力的汽車也逐步興起，如果想把電動(dòng)汽車真正得到普及,關(guān)鍵是加大對(duì)充電設(shè)施的建設(shè)力度，政府部門、產(chǎn)業(yè)界和消費(fèi)者都給予了高度重視。目前汽車充電站建設(shè)相關(guān)技術(shù)有了很大突破，產(chǎn)能釋放日益加快。各個(gè)相關(guān)部門對(duì)電動(dòng)汽車充電設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化的重要性和緊迫性認(rèn)識(shí)得到了進(jìn)一步的強(qiáng)化。文中結(jié)合我國(guó)電動(dòng)汽車充電設(shè)施現(xiàn)狀，對(duì)電動(dòng)汽車充電設(shè)施供配電領(lǐng)域的一些關(guān)鍵技術(shù)問題，提出一些建議。

電動(dòng)汽車；充電站；技術(shù)

1．我國(guó)電動(dòng)汽車充電設(shè)施現(xiàn)狀

1.1 有關(guān)電動(dòng)汽車及相關(guān)問題的論述

電動(dòng)汽車是一種以新能源為動(dòng)力的汽車，基本上依靠電能驅(qū)動(dòng)電機(jī)，作為汽車的動(dòng)力裝置。如果以電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)的使用原理為依據(jù)，電動(dòng)汽車細(xì)分還可以分為三種類型，即單純依靠電能驅(qū)動(dòng)電機(jī)式汽車、有多種動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的混合動(dòng)力裝置汽車及燃料電池驅(qū)動(dòng)力汽車；如果依據(jù)充電方式不同劃分，常見的電動(dòng)汽車也可以被細(xì)分為三類：充電方式快充式充電、慢式充電、快速輪換式充電汽車。與之對(duì)應(yīng)的充電設(shè)施，根據(jù)充電方式的差異可以劃分為三類，依次為充電樁、充電站及換電站。

電動(dòng)汽車生產(chǎn)的整個(gè)環(huán)節(jié)中最為關(guān)鍵的部分是建設(shè)電動(dòng)汽車充電設(shè)施。充電樁能夠?yàn)楸旧碜詭С潆姍C(jī)的電動(dòng)汽車進(jìn)行充電，充電樁設(shè)施所需要面積一般較小，可以靈活進(jìn)行設(shè)計(jì)建設(shè)位置；充電站則除了充電樁外還需要多臺(tái)充電機(jī)。充電站建設(shè)需要占地面積較大，充電方式快充和慢充及快換都可以，此外，充電站還可以對(duì)一些動(dòng)力設(shè)備進(jìn)行有效的動(dòng)態(tài)監(jiān)控；換電站是可以讓電動(dòng)汽車車主最快捷地更換電池并為車主提供維護(hù)、修理服務(wù)的充電設(shè)施。

美國(guó)、日本等一些發(fā)達(dá)國(guó)家，電動(dòng)汽車的發(fā)展已經(jīng)有一段時(shí)期，這些充電汽車業(yè)較發(fā)達(dá)的國(guó)家都在大力推進(jìn)充電站建設(shè)，形成一定的規(guī)模，對(duì)充電站的有效運(yùn)營(yíng)提供一定支持。現(xiàn)在一些國(guó)家已經(jīng)在一些人流較大的地區(qū)建設(shè)一些免費(fèi)的充電樁，電動(dòng)車使用者只需要按年度繳納一定的管理費(fèi)用，便可以在設(shè)立的充電樁進(jìn)行不計(jì)次充電還可以免費(fèi)享受停車服務(wù)；另外，有些國(guó)家對(duì)充電站采取特殊管理模式，即政府把充電站交予公司進(jìn)行經(jīng)營(yíng)，充電站電池屬于公司、方便充電汽車進(jìn)行電池的租換。

1.2 我國(guó)充電設(shè)施建設(shè)現(xiàn)狀

近年來，我國(guó)電動(dòng)汽車生產(chǎn)方面取得了很大成就，充電汽車領(lǐng)域技術(shù)有了很大提高，逐漸跟上發(fā)達(dá)國(guó)家步伐。充電設(shè)施是充電汽車進(jìn)行普及的關(guān)鍵，同時(shí)還是未來一段時(shí)期智能電網(wǎng)最重要的一部分。我國(guó)在充電設(shè)施建設(shè)方面經(jīng)歷了大致以下發(fā)展階段：

比亞迪汽車公司在我國(guó)制造電動(dòng)汽車充電設(shè)施，我國(guó)在電動(dòng)汽車方面取得突破性進(jìn)展；奧運(yùn)會(huì)期間，我國(guó)又投入建設(shè)了集中式充電站，集中式充電站可以為50輛單純以電力為動(dòng)力能源的大巴車提供充電；我國(guó)上海電力公司建設(shè)的電動(dòng)汽車充電站，使我國(guó)電動(dòng)汽車充電站走上商業(yè)運(yùn)營(yíng)道路。我國(guó)在電動(dòng)汽車充電設(shè)施行業(yè)的又一新進(jìn)展為國(guó)內(nèi)已建設(shè)完成的智能充電站。南方電網(wǎng)在深圳建設(shè)第一批電動(dòng)汽車充電站，現(xiàn)在已經(jīng)開始運(yùn)行，這批充電設(shè)施由2個(gè)充電站及100多個(gè)充電樁組成；我國(guó)在唐山建成第一座國(guó)家電網(wǎng)充電站，10臺(tái)電動(dòng)汽車能夠分別按照快速充電和慢速充電這兩種充電方式對(duì)充電汽車進(jìn)行充電。

現(xiàn)階段，我國(guó)在電動(dòng)汽車充電設(shè)施建設(shè)方面正在快速發(fā)展，逐步實(shí)現(xiàn)從局部地區(qū)進(jìn)行試運(yùn)營(yíng)到全國(guó)范圍內(nèi)普及。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)建成且正在運(yùn)營(yíng)的充電站大概300座，充電樁也多于13000臺(tái)，我國(guó)在充換電站的建設(shè)運(yùn)行方面已經(jīng)取得很大突破。

2．我國(guó)充電設(shè)施存在的問題及措施

2.1 諧波抑制與治理技術(shù)措施

抑制和治理諧波最常見、最有效的技術(shù)手段是為充電機(jī)加裝濾波裝置。其次還可以增大整流裝置的脈波數(shù)，這種方法一般常用于容量比較大的負(fù)荷。此外，還可以利用容量比較大的供電系統(tǒng)進(jìn)行電能供應(yīng)，以此解決諧波問題或者限制電動(dòng)汽車車載充電機(jī)產(chǎn)生的諧波。如果電動(dòng)汽車的諧波值沒有達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該避免電動(dòng)汽車進(jìn)入電網(wǎng)享受充電服務(wù)。

2.2 安裝濾波裝置

對(duì)諧波進(jìn)行抑制可以設(shè)置濾波裝置，一般我們常用的濾波裝置主要為有源濾波裝置和無源濾波裝置。經(jīng)過兩種裝置優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)APF消諧的主要技術(shù)性能比PF要高。近年來，我國(guó)在充電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面取得很大進(jìn)步，APF應(yīng)用范圍越來越廣。因此，現(xiàn)在市場(chǎng)上電力容量相對(duì)較小并且成本比較高的設(shè)備會(huì)逐漸退出，有源濾波在未來消除、抑制濾波方面將是未來發(fā)展的趨勢(shì)。

2.3 安裝功率調(diào)控裝置

功率調(diào)控裝置可以有效地降低諧波的含量，充電設(shè)施功率調(diào)控裝置可以分為有源功率因數(shù)校正裝置和無源功率因數(shù)校正裝置兩種類型。經(jīng)過實(shí)踐表明APFC在技術(shù)上有更加獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在技術(shù)編制中我們選取APFC裝置作為消諧電流最為高效的設(shè)計(jì)方案。

3.充電設(shè)施對(duì)電擊的防治措施

我國(guó)一般按照組群式進(jìn)行充電樁布置，電動(dòng)汽車充電站一般在室內(nèi)外停車場(chǎng)安裝，包括一個(gè)低壓線路和若干個(gè)充電樁組成。每個(gè)充電樁樁體內(nèi)部都安裝有低壓斷路器，低壓電路器是剩余電流保護(hù)裝置，能夠有效地保證充電樁樁體及使用者的安全，如果低壓斷路器發(fā)生故障，充電樁樁體的低壓電路器將無法正常工作。如果低壓電路器解出電壓過高，超出安全值，則會(huì)給充電設(shè)施使用者造成安全威脅。

一般在環(huán)境比較干燥的時(shí)候，根據(jù)人體電阻安全值，需要設(shè)置變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)接地電阻值。設(shè)置在室外的充電樁，由于受到潮濕、雨水積水等因素的影響，需要采取12v安全電壓值進(jìn)行設(shè)防。室外潮濕環(huán)境會(huì)使得人體的電阻值降低，因此，充電設(shè)施充電樁樁體外殼在建造時(shí)應(yīng)該采取絕緣材料制作，以保證充電設(shè)施使用者人身安全。如果充電樁外殼采取絕緣材料，那么這類充電樁屬于二級(jí)類設(shè)備，基本有雙層絕緣材料進(jìn)行絕緣。

4．諧波對(duì)一般的配電變壓器降容的影響

目前我國(guó)制造諧波專用變壓器的規(guī)范還比較欠缺，如果我們進(jìn)行的一項(xiàng)工程設(shè)計(jì)沒有設(shè)置濾波裝置，一般都是參照國(guó)際上慣例進(jìn)行變壓降容系數(shù)的選擇。選擇的因數(shù)是用于確定諧波產(chǎn)生熱效應(yīng)對(duì)變壓器輸出容量的影響，如果選擇的因數(shù)太高，充電設(shè)施會(huì)因?yàn)橹C波而發(fā)熱。

5．我國(guó)充電設(shè)施發(fā)展趨勢(shì)

隨著時(shí)代的發(fā)展進(jìn)程加快，以電能為動(dòng)力的新型能源汽車正在成為我國(guó)汽車研制的主要方向。在較淺層的研發(fā)層面，我國(guó)主要研究電動(dòng)汽車充電設(shè)施建設(shè)，并同時(shí)對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)評(píng)定，為研發(fā)出更加高效的電動(dòng)車充電技術(shù)，在電動(dòng)汽車充放電控制系統(tǒng)方面做了進(jìn)一步的深入研究。我國(guó)在近幾年來一直在推動(dòng)電動(dòng)汽車的發(fā)展，在相關(guān)方面出臺(tái)了諸多優(yōu)惠政策，使電動(dòng)汽車在國(guó)家的扶持下得到了更加快速的發(fā)展，同時(shí)，在相關(guān)的技術(shù)支持上增加了更高標(biāo)準(zhǔn)的需求，如標(biāo)準(zhǔn)化工作、充電技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施等。然而結(jié)合現(xiàn)在的實(shí)際情況來看，電動(dòng)汽車的發(fā)展在技術(shù)支持方面還存在著缺陷，高標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)支持還需進(jìn)一步研究開發(fā)，從而達(dá)到技術(shù)與發(fā)展更高層次的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。目前我國(guó)電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施方面存在著不足之處，我國(guó)還未能建立起與電動(dòng)汽車充電技術(shù)相協(xié)調(diào)的體系，仍需總結(jié)以往的經(jīng)驗(yàn)及成果，加快核心內(nèi)容走向協(xié)調(diào)一致的腳步。

6．小結(jié)

汽車充電站技術(shù)只有在科學(xué)的基礎(chǔ)上才能得到更好的發(fā)展，在國(guó)家政策的支持下，進(jìn)一步研發(fā)高效的技術(shù)支持，根據(jù)其發(fā)展的實(shí)際情況制定出適應(yīng)電動(dòng)汽車充電技術(shù)進(jìn)步的具體方案。

【1】孫峰.智能變電站與電動(dòng)汽車充電站一體化設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].東北電力技術(shù),2012,5(8):120-121.

【2】馮洪濤.淺談汽車充電站配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].商品與質(zhì)量學(xué)術(shù)觀察，2013,10（8）：145-146.

【3】陳新琪.電動(dòng)汽車充電站對(duì)電網(wǎng)諧波的影響分析[J].中國(guó)電力，2008,11（9）：107-108.

【4】薛紅錄.電動(dòng)汽車充電站的諧波治理與無功補(bǔ)償[J].低壓電器，2013,5（20）：128-129.

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1671-5136(2014)03-0137-02

2014-07-18

姜永豪（1976—），男，湖北麻城人，黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師。研究方向：高等職業(yè)教育及電力運(yùn)行控制技術(shù)研究。