电动汽车充电系统建设应用研究

摘要：随着现代化技术的不断进步和能源紧缺压力的日益加大，新能源的电动汽车开始进入人们的视野，并引起了极大的社会关注。电动汽车作为一种节约能源、无污染的绿色交通工具，受到了人们极大的欢迎。电动汽车的发展有利于改善城市环境，减小能源消耗，因此也被政府大为倡导。文章对电动汽车充电系统的建设应用进行了研究。

关键词：电动汽车；充电设备；充电站建设；信息化管理；新能源汽车 文献标识码：A

中图分类号：U469 文章编号：1009-2374（2016）28-0008-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.005

就我国汽车行业而言，最普遍使用的是石油做燃料。然而我国的石油资源相对匮乏，对我国汽车行业造成了一定的冲击，加之燃油式汽车排放汽车尾气带来了极大的环境污染问题，于是电动汽车作为一种新能源汽车，开始应用于生活。发展电动汽车不仅有利于平衡能源结构，提高能源利用效率，保护我国能源安全，而且极大地缓解了环境污染问题，此外还带动了汽车行业跨越式发展。充电系统作为一个新型的产业，具有极大的发展潜力。

1 电动汽车的充电需求分析

1.1 电动汽车的运行模式

电动汽车在不同的运行模式下会对其充电时间和继续行驶的能力产生不同的要求，进而直接对充电站建设的方式及其需要的功率产生影响。具体来说，在公交车的运行模式下，电动公交车可以在停运期间利用专门停车场内的汽车充电站进行正常充电，但由于公交电动车的电量只能满足一次单程的行驶，因此在行驶过程中遇到紧急状况时要快速补充电能。在出租车的运行模式下，由于出租车没有固定的行程，因此要根据出租车实际充电后还能继续行驶的距离来寻找相应出行范围内的电动充电桩来实现充电需求。在公务车和社会车辆的运行模式下，则要在政府机关、行政事业单位的停车区域内或者是居民小区内建设相应的充电设备来满足其需要。此外，汽车进入充电站的时间会对充电站的功率产生直接的影响，过于集中的充电时间往往对充电站的电力负荷造成较大压力，充电站的功率需求也相应增大。

1.2 電动汽车的总体电量需求

电动汽车的充电量总体需求是由电动汽车的数量和电动汽车平均每日电能消耗量决定的。有相关资料数据显示，到2020年电动汽车总量会达到70000辆，平均每天电能消耗量在18400度。由此可见，电动汽车的充电需求总量极大，发展前景广阔。

1.3 电动汽车的充电时间要求

电动汽车的充电时间和其运行模式有一定的关联，但不同的充电时间需要使用不同的充电方式完成。通常情况下，在电动汽车运行的高峰期，充电时间紧迫，应采用快速充电的方式或者更换电池的方法来补充急需的电能；而在充电时间要求较低时，要利用停运期间或者是充电低谷时期进行充分的充电，储备电能。

1.4 电动汽车的特性

不同的电动汽车特性决定了不同的充电方式、控制充电策略以及最佳的充电率，因此对于不同动力电池的电动汽车要采用不同的充电方法，控制最佳的充电率，这就形成了电动汽车充电市场的多样化需求。

1.5 受充电场所和环境的影响

电动汽车的充电和放电情况会受到充电场所和外部环境的影响。充电电池的接受能力极易受外界温度的影响，电池的接受能力最强是在常温下实现的，一旦温度降低，充电接受能力便会逐步降低，进而功率需求进一步增加。

2 电动汽车充电模式研究

电动汽车充电模式根据电池组的技术和使用特性可分为常规充电、快速充电和快速更换电池组三种：

2.1 常规充电

蓄电池在终止放电后要采用小电流的恒压立即充电，充电时间5～8小时为宜。蓄电池由于在电量低谷进行充电，通常充电成本较低，而且有利于提高充电效率和延长电池使用寿命。常规充电的场所一般规模较大，在居住小区、停车场以及公共充电站均可以实现。

2.2 快速充电

快速充电又称应急充电，是指使用较大的电流在较短的时间内进行充电服务。快速充电由于充电时间短而较受欢迎，而且快速充电不需要占用大面积的停车区域，可以快速满足行驶需求，但快速充电由于使用电流较大而对公用电网不利，需要专门的充电站。

2.3 快速更换电池组

即通过快速更换电池组的方式来达成充电的目的。由于快速更换的方式专业化要求极高，还需要配置专门的人员使用专门的工具进行，因此同样只适用于专门的充电站。

3 建设电动汽车智能充电信息云平台

开放互联的电动汽车智能充电信息云平台的功能主要由充电服务移动APP、充电运营管理系统、大数据分析应用和电子商城应用等部分组成。根据电动汽车智能充电信息平台的构建图，从其功能角度出发，下面做进一步的介绍：

3.1 建设充电服务移动APP

充电服务移动APP主要是指在电动汽车智能终端或手机上提供充电提醒、充电规划、预约充电、过程提醒、充电支付以及服务评价等服务。也就是说，电动汽车的整个充电过程都可以通过网络来完成，是一项全自动化、智能化的工作。

对于充电服务移动APP的设计，要在首页显示功能清单，对用户要查询的信息或使用的功能进行引导，然后点击按钮进入用户所需功能主界面，随后用户根据需要进行选择充电站、充电预约、导航进入该充电站预约位置，通过在充电机上扫码实现充电。在充电过程中，用户可以通过手机查询充电状况，待提醒充电完成后网上支付相关费用。当然，在充电过程中，用户可以通过该系统进入个人主页，查询账户余额等信息，完善个人信息，同时也可以浏览其他网页，查看更多资讯。

3.2 进行充电运营管理

对充电系统的运营管理应该覆盖对充电机及其辅助设备、用户以及充电负荷调控三部分的管理，因此要建立多层次、多样化的管理机制，加强监控工作，及时了解充电机使用状况以及用户的需求，进而对充电运营进行有效管理。

3.3 建设充电站

建设充电站是整个充电系统建设中的最重要环节，是电动汽车进行充电的重要服务设施，因此要加强充电站的建设。

3.3.1 充电站结构介绍。

第一，充电站主体结构。充电站是一个封闭的充电间，主要由配电站、监控室、电机、充电平台等构成。其中配电站包括高压配电和照明及其他用电配电两部分，高压配电主要通过变压器来满足电动汽车的充电需求，另一部分则用于照明、控制系统的供电，此外还应该配置可计量电量的设备。监控室主要是完成实时监控充电机运行情况，并处理相关数据等。充电机是充电的主要设备。充电平台应便于电池的装卸和摆放。

第二，充电站组成部分。充电站除了重要的主体结构外，还有很多组成部分，包括停车场及电源插头、电池更换及周转接待处、电池充电及存放的库房、工作职员休息和操纵监控室及车辆检验站、维护车间等。

3.3.2 充电站建设场所。充电站作为独立的设备和设施，其分布地极为重要。因此，在充电站建设中要选择数量较多、位置集中的市中心，要有专门的充电服务中心，就像加油站一样。当然，充电站的建设要充分利用已有的停车场所或者利用地下、桥下空间，最大程度地减少对土地的浪费。此外，充电站要分散布局，实现充电系统的全覆盖化。

3.3.3 充电站建设成本。由于充电站的建设方式有外部接入、资金投入和内部布局等，因此，在建设过程中，要充分考虑建设成本，包括占地面积、电压等级、电力负荷量以及充电机的数量等，特别是外部接入的建设成本。

3.3.4 充电站建设规模。充电站建设的规模是影响成本的重要因素。因此要根据市场需求来严格控制建设规模，既要最大限度地满足客户的需求，又要减少资本投入，实现利益最大化。

3.4 建立大数据分析应用平台

在整个充电系统信息平台中，要注意收集桩、车、用户、道路等的全方位信息，并对这些数据作进一步的分析处理，采用大数据分析的方法来了解用户的特殊需要，实现个性化服务。

3.5 引进电子商城界面

对无数的用户而言，电动汽车充电的时间是空闲的。我们可以充分利用该时间引进电子商城界面，使用户在电子商城中购进所需要的相关产品，将公共充电的“时间成本”转化为“商业价值”。

4 结语

电动汽车是未来新能源汽车的发展方向，更是汽车产业实现结构调整的有效方式，因此电动汽车应被广泛推向消费市场。而在目前的推广活动中，仍然存在很多亟待解決的问题，最首要的就是充电的问题。想要更好地促进电动汽车的发展，必须完善充电配套设施，建立电动汽车智能充电信息平台，使汽车用户能够自由地使用信息化、自动化的APP网络系统来完成充电事项，真正实现电动汽车充电服务的高效化、智能化，进而满足社会大众的充电需求。

参考文献

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[2] 李建岐，赵勇，张明.PLC技术在电动汽车充电站通信系统中的应用研究[J].电气应用，2013，12（31）.

[3] 闫宏莉，贺家胜.电动汽车充电设施运行管理系统研究与应用[J].电力信息化，2012，9（15）.

作者简介：陈华锋（1985-），男，广东深圳人，深圳供电局有限公司中级工程师，研究方向：电网通信及信息技术。

（责任编辑：黄银芳）