新能源汽车充电设施建设及快速充电系统研究

杨阳　邱志卓　邓方　江传玉

摘 要：在新能源汽车中，最关键的就是充电设施，可以为能源汽车提供动力。因此，在当前对新能源汽车的研究中，需要加大对充电设施的建设以及快速充电系统的研究力度，进一步促进新能源汽车的快速发展。

关键词：新能源汽车 充电设施 快速充电系统

Research on New Energy Vehicle Charging Facilities Construction and Fast Charging System

Yang Yang，Qiu Zhizhuo，Deng Fang，Jiang Chuanyu

Abstract：Among the new energy vehicles， the most important thing is the charging facilities， which can provide power for energy vehicles. Therefore， in the current research on new energy vehicles， it is necessary to increase the construction of charging facilities and research on fast charging systems to further promote the rapid development of new energy vehicles.

Key words：new energy vehicles， charging facilities， fast charging systems

1 新能源汽车的发展现状

由于传统能源汽车会带来大量尾气污染，加之需要消耗大量的储量有限的油气资源，我国在近年来正在大力推动新能源汽车的建设。更关键的是，在传统能源汽车制造领域，我国企业要想赶上欧美日等先发国家实在困难，因此多方因素导致新能源汽车在我国的发展迅速。我国汽车行业正依靠完备的工业产业结构与先进的电机与电池制造水平，在汽车行业领域进行技术上的弯道超车。在国家相关的新能源汽车补贴政策的激励下，加上很多大城市的限号通行政策并不包含新能源绿牌车，因此近一两年国内新能源汽车的销售量与保有量大幅提升。

目前新能源汽车多以电池为储能设备，可是，新能源汽车目前所遇到的最大难题是现有充电设施难以满足日趋增长的新能源汽车保有量，特别是目前只有很多城市中才有充电站，而且相比加油站加气站，充电站数量较少，能源补给的限制对新能源汽车的快速发展上了一道紧箍咒，使新能源汽车只能有限的在大中型城市中推广。因此有必要研究如何對新能源汽车充电设施进行布局与建设，同时完善这些设施的技术水平，保证能够对新能源汽车进行快速充电，就成为了当前的研究重点与研究难点。充电桩设施在数量的不足与充电能力的限制，给我国新能源汽车的发展制造了巨大难以逾越的瓶颈问题，充电桩布局受到电网分布的限制，分布数量城市多、乡镇少，高速多、普通公路少，这就导致目前购买新能源汽车的群体多为城市上班族，主要用于上班通勤。而且由于新能源汽车特别是纯电动汽车需要用到电池储能，但目前电池技术还不完善，一方面电池安全系数不高，发生车祸后电池容易起火;另一方面电池长期使用会导致电池储能量不断下降，导致汽车必须频繁充电。前者需要改进电池技术，比如刀片电池，后者目前还难以突破难题，纯电动汽车在长期使用后，必然会需要频繁充电，那么相应的充电桩配置工作就必须要进一步完善。目前来看，新能源发展的主要障碍除了新能源汽车自身技术的不足和储能设备寿命问题外，影响新能源汽车推广的最大问题就是充电设施的布局配套不足的问题，这也是导致油电混合汽车比纯电动汽车更受市场青睐的原因。

2 新能源汽车充电设施建设的内容

2.1 设施的布局

如前文所述，我国新能源汽车目前发展的最大障碍就是在于新能源汽车充电设施的规划与建设还不合理不完备。在相关新能源汽车充电设施建设中，第一步要先对区位因素科学的具体的实事求是的进行综合考量，参考新能源汽车的未来发展方向、单程充电里程等，选择合适的服务半径。但是在此过程中还需要根据城市交通的总体规则，要具体明确区域内的新能源汽车的交通量，进一步地根据充电需求的数量来进行合理的布局。

在对充电桩的分布的研究中，首先是要根据建设的成本计算，能源汽车的使用数量和特点等来进行对应的充电桩布局规划。其中对于新能源公交车来说，充电桩应该与新能源汽车的数量进行1对1的配比，进而来满足新能源公交车在行驶过程中对电量的需求。但是在对于一些社会停车场、大型商场等位置时，尽可能保证预留的充电桩的数量要大于等于总停车位的15%，这样才能够保证及时为新能源汽车提供动能。部分住宅小区、办公室、住宅等位置的充电桩数量，应该在停车位的10%。在对充电桩进行布局的过程中，一定要保证新能源汽车在行驶15-30分钟之内可以遇到一个充电站，满足新能源汽车对电能的需求，但是此时还是要考虑道路等级的因素。在当前设置的充电站的规模上来看，需要结合交通和功能来进行划分，其中可以将用地规模划分为三类2100m2、1200m2、50-200m2，其中相对应的充电桩的设置数量应该是为12，80，1-2台充电器，这样就可以满足新能源汽车在行驶过程中对电能的要求。但是为了进地步的保证充电桩的分布均匀，针对一些中心城市区，一般还需要在公交路线的15-20km内设置公交车的充电站，而针对郊区来说，一般是选择公交线路的20-30千米来建立对应的公交车的充电站。

2.2 设施的建设

目前我国布局建设的充电桩的数量超过了50万个，这其中公共充电桩占到了一半，汽车和车桩的配比能够达到3.8：1，公共类充电基础设施超过23万个，其中交流充电设施超过了9万个，直流超过了7万个，交直流一体化超过了7万个。但我国国土面积广大，这些数量依然无法满足未来的需求。而且在地域上，充电设施分布非常不均衡，城市多，乡镇少，高速多，一般公路少。

在当前新能源汽车充电桩设施的建设过程中，我国充电桩的数量已经达到了50万个，其中公共充电桩占到了51%，其中汽车和车桩的配比能够达到3.8：1。当前我国公共类充电基础设施已经达到了23万个。而交流充电的设施是9万个，直流充电设施是7万个，交直流一体化的充电设施达到了7万个。虽然我国当前新能源汽车充电设施的建设数量较多，但是依然无法满足新能源汽车在发展过程中对充电设施的要求。按照我国政府公布的相关政策，以续航能达到150千米的新能源汽车为销售价格的1/3提供补贴，从而促使人们更积极地购买新能源汽车。在当前政策的支持下，充电设施建设的成本逐渐降低，使得我国新能源汽车充电站的建设不断的发展，因此，在未来的发展过程中，应该加大对充电桩和充电站设施的建设，逐步地扩大充电系统的建设规模，从而来建立一个开放的充电基础设施，从而能够满足新能源汽车的充电需求。

3 新能源汽车快速充电系统的研究

3.1 系统结构的具体建设

在当前新能源汽车充电系统的建设过程中，国家对新能源快速充电系统的投资金额较大，目的是为了进一步的解决新能源汽车充电速度較慢的问题以及促进新能源汽车的快速发展。当前新能源汽车快速充电的系统，与传统的充电系统之间存在较大的差别，这套系统使用的是充电机和快速充电站来对新能源汽车进行快速充电，充电的功率可以达到50-100kWh，充电时长一般只需要30分钟到50分钟。而充电站的配电系统与控制系统主要是对充电站进行配电保护，特别在发生充电故障时及时切断电源，避免进一步的损坏。最关键的是，交流电桩可以为新能源汽车提供充电电源，能够满足汽车在行驶过程中对电源的需求，可以随时进行对汽车的充电，保证汽车的正常行驶。

3.2 系统功能的具体设计与建设

在当前新能源汽车的快速充电系统中，多依赖于测控与保护系统来建立充电站的配电系统，在启动充电站后台系统后，就可以经由系统中即时监测的汽车数据信息，通过使用公用的测控装置和微机保护测控一体化装置，来监控管理配电系统，并确保汽车充电过程的安全，特别是要避免电池在充电过程中出现起火情况。这一系统的应用与升级能够进一步提高快速充电系统中的工作效率，并且减少了在系统建设过程中的资金投入力度。而对于快手充电系统中的控制系统来说，是需要有相关的工作人员来进行具体的操作，从而实现对充电对象的控制，加强在充电过程中机械设备的保护力度，一般是可以通过远程操控来实现对新能源汽车和快速充电系统的控制。其中主要是借助摄像机经过多方位的调整。来实现对计算机的全方位的科学控制。在当前新能源汽车的充电站中，充电桩所占据的面积较小，因而可以随意的进行安装和操作。但是同时需要加强对接装欠压，过压，过流的保护工作。还需要安装触摸屏和指示灯，便于及时的掌握电桩的运行情况，及时的解决电桩出现的问题。同时还需要安装多功能的交流电度表，进一步的记录交流充电量的数据信息。而在快速充电系统中的直流电机中，是由功率单元、电气接口、通信接口和控制单元构成，通过相互融合来进一步的为新能源汽车进行快速充电过程。但是在进行对直流电机的设计过程中，需要结合汽车的型号来选择对应的直流电机，从而来保证电机输出的功率能够符合新能源汽车类型，满足新能源汽车在充电中的各项要求。

4 结语

简单来说，新能源汽车在行驶过程中对充电设施的依靠性较大，需要充电设施来及时的提供动力，从而保证新能源汽车的稳定行驶。因此就是要加大的充电设施的投入和研发力度，其中在对于新能源充电系统进行设计过程中，要严格的按照新能源汽车对充电的要求，汽车的型号等来进行设计。但是还是要结合相应市场的需求来科学合理地规划充电设施和设备。在快速充电系统中加入一些高科技技术，使快速充电成为可能，如大力推进光伏充电站的配套建设等，让新能源有更大的发展空间，并在未来取代传统能源汽车。

参考文献：

[1]易桂波，沈志意.绿色发展理念下新能源汽车充电设施规划布局研究[D].中外建筑，2018（08）：179-180.