電動汽車充電樁相關(guān)技術(shù)問題探討范文

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摘要：新能源汽車的推廣應(yīng)用依賴于充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和運營。近年來，中國充電基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展取得了一些成績，但仍有很大的發(fā)展空間，結(jié)合多年實際工程經(jīng)驗，對其中一些問題進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：充電柱；新能源汽車；問題；建議

隨著能源和環(huán)境的挑戰(zhàn)越來越嚴(yán)峻，各國紛紛出臺相關(guān)政策，力求普及推廣新能源汽車，全球汽車產(chǎn)業(yè)也隨之邁進(jìn)了全新的發(fā)展階段———動力革命。充電樁是插電式混動汽車和電動汽車進(jìn)行電能補給的重要配套設(shè)施。充電樁的布局建設(shè)，是影響消費者對新能源汽車接受程度重要因素之一。在充電樁的發(fā)展過程中，暴露出來的充電時間、充電安全、充電站選址等方面的問題亟需解決。

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（Chargingpile）一般安裝在公共場所和住宅小區(qū)的停車場或者充電站內(nèi)，可以固定在墻壁或地面，其功用如同加油站里的加油機，可依據(jù)不同的電壓等級為各種型號的電動汽車充電。其輸入端直接接入交流電網(wǎng)，輸出端連接充電插頭，為電動汽車充電。

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，作用于IGBT橋后，直流電壓又轉(zhuǎn)換為交流電壓。然后，交流電壓經(jīng)高頻變壓器的變壓隔離，再次經(jīng)整流濾波得到直流脈沖，便可對電池組充電。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(hù)電路。具體充電過程：充電時，將充電樁的充電手柄與電動汽車的充電插口相連接，然后在刷卡區(qū)刷IC卡，按照屏幕的提示進(jìn)行操作，選擇充電模式，即可充電。整個充電過程中，監(jiān)控單元都會對充電接口的連接狀況、電壓、電流實時監(jiān)控，一旦發(fā)生異常，便會立即發(fā)出警報。為確保充電樁的高效運行，采用了模塊化原則編寫主程序。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充電樁、充電站的發(fā)展現(xiàn)狀及問題

應(yīng)對方案類似加油站，充電站同樣需要讓使用者感受到方便、快捷的使用體驗。所以這對充電樁技術(shù)的要求、充電站的選址提出了很高的要求?，F(xiàn)如今充電樁、充電站的發(fā)展主要存在三個方面的問題。

2.1安全問題用于新能源汽車充電的電壓主要為220V、380V，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人體安全電壓的范圍，同時，電流的熱效應(yīng)帶來的安全隱患同樣不可忽視。本著安全第一的原則，充電樁的安全必須納入首要的考慮內(nèi)容中。以下是幾種應(yīng)對方案：1）請勿將易燃、易爆或化學(xué)物品、可燃性材料等危險品靠近充電樁放置。2）充電槍頭應(yīng)保持干燥清潔。若充電槍頭臟污時，應(yīng)使用干布擦拭，禁止在帶電情況下觸摸充電槍芯。3）當(dāng)充電線纜或充電槍存在破裂、線路裸露等缺陷時，嚴(yán)禁使用充電樁。若有發(fā)現(xiàn)此類缺陷，應(yīng)及時聯(lián)系工作人員維修。4）嚴(yán)禁私自維修、拆卸、改造充電樁，若有相關(guān)需求，應(yīng)聯(lián)系工作人員。5）在充電過程中，不能拔卸槍頭。應(yīng)確保充電過程中的人身和車輛安全。

2.2時間問題有研究表明，66%的消費者認(rèn)為新能源汽車不如普通汽車方便，并且其中63%的人覺得充電階段的問題是首要原因。這些影響消費者決策的問題擺在了科技工作者和政府身上。消費者主要認(rèn)為的充電階段時間的問題主要有兩個方面：一是尋找充電樁的時間；二是充電的時間。對于第一個問題：電動汽車充電樁屬于電網(wǎng)配用電側(cè)，由于其結(jié)構(gòu)上的特殊性，決定了自動化通信網(wǎng)絡(luò)的特點為：覆蓋面廣、被測點多且分散、通信距離短。同時，隨著城市的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟缶哂徐`活性和擴展性的結(jié)構(gòu)。因此，在選擇充電樁的通信方式時，應(yīng)考慮如下問題：1）可靠性———在較強的電磁干擾和噪聲干擾、長期的惡劣環(huán)境中，通信系統(tǒng)需保持暢通，應(yīng)具有較高的可靠性。2）建設(shè)及維護(hù)費用———在可靠性達(dá)到要求的前提下，綜合各方面因素，考慮建設(shè)以及后續(xù)使用過程中維護(hù)所需的費用。3）雙向通信———此通信方式可在實現(xiàn)信息量上傳的同時，實現(xiàn)控制量的下達(dá)。4）多業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸速率———以后，終端的業(yè)務(wù)量將會呈現(xiàn)不斷增加的趨勢。因此，主站與子站，以及子站與終端之間的通信，對實現(xiàn)多業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸速率的要求也將逐步升高。5）通信的靈活性、可擴展性———由于充電樁的控制點多、覆蓋面廣且分散，故應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議。鑒于“ALLIP”網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，以及不斷增長的電力運營業(yè)務(wù)，故需要考慮基于IP的業(yè)務(wù)承載，同時也要考慮安裝調(diào)試、運行維護(hù)過程中的便利性。對于第二個問題：普通汽車在加油站加油，算上排隊，也不過20min左右。而電動汽車則普遍需要1h或是更長時間。充滿電續(xù)航里程也只有普通汽車的一半還不到。雖然特斯拉建議他的消費者們在這段時間去吃飯或是去咖啡館，但未免還是會減少人們購買電動車的熱情。目前，新型電池、不斷更新的充電技術(shù)一定會讓這個問題得到更好的解決。

2.3通信問題因充電樁是屬于配電網(wǎng)側(cè)的，故其通信方式常常與配電網(wǎng)絡(luò)的自動化等問題綜合考慮。在選擇通信方式時，需綜合考慮不同區(qū)域、不同的實際條件等因素?？梢?，通信是實現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)自動化的重難點。對于電動汽車充電樁，其通信方式主要為無線通信及有線通信兩種。其中，無線通信主要是采用移動運營商的移動數(shù)據(jù)接入業(yè)務(wù)。而有線通信主要包括：工業(yè)串行總線和有線以太網(wǎng)。工業(yè)串行總線具有設(shè)計簡單、數(shù)據(jù)傳輸可靠等優(yōu)點，但其缺陷在于靈活性差、擴展性差、布網(wǎng)復(fù)雜、施工成本高、通信容量低。有線以太網(wǎng)同樣具有數(shù)據(jù)傳輸可靠的優(yōu)點，相較于工業(yè)串行總線，其還具有網(wǎng)絡(luò)容量大的優(yōu)點；其缺陷在于靈活性差、擴展性差、布線復(fù)雜、施工成本高。若采用移動運營商的移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，則需要把充電樁接入移動運營商的移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，這需要向運營商支付昂貴的費用，且這筆費用將隨充電樁數(shù)目的增加而越來越多；與此同時，網(wǎng)絡(luò)的可靠性、數(shù)據(jù)的安全性都將受限于移動運營商，這有礙于設(shè)備的安全可靠運行；此外，因為所接入的移動數(shù)據(jù)帶寬為共享帶寬，故當(dāng)大量設(shè)備在局部區(qū)域同時接入時，網(wǎng)絡(luò)的可靠性將下降，用戶的平均帶寬會惡化?？梢?，這并不適合充電樁群的大量、密集型接入，不利于大量的數(shù)據(jù)傳輸。

3一種新技術(shù)———V2G

V2G是Vehicle-to-grid的簡稱，它描述了這樣的一個系統(tǒng)：當(dāng)插電式混合動力汽車或是純電動車沒有運行的時候，可以將其電池的能量傳送到電網(wǎng)；反之，當(dāng)電動汽車需要充電時，電池可以從電網(wǎng)獲取電能。車輛到電網(wǎng)（V2G）技術(shù)可以通過電動汽車幫助電網(wǎng)實現(xiàn)電力平衡，它開啟了一種新的可能性，即電動汽車車主可以將電池儲存的電力出售給供電公司。目前在英國，有21個此類項目正在運行中，旨在充分利用電動汽車的儲能功能，在低成本、非高峰時段為電動汽車充電，而后在高峰時期將多余的電力返銷給電網(wǎng)，從而產(chǎn)生利潤。

4結(jié)論

鑒于不斷攀升的石油價格，以及大氣污染物所引發(fā)的一系列環(huán)保問題，電動汽車、混動汽車等新能源汽車再次吸引了各方各界的關(guān)注。自中國電動汽車重大專項實施以來，純電動、混動以及燃料電池汽車的動力系統(tǒng)集成、動力總成關(guān)鍵零部件、整車集成等多方面均取得了重要技術(shù)突破。同時，在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)搭建、專利戰(zhàn)略等方面也取得了良好效果，為新能源汽車產(chǎn)業(yè)奠定了良好的自主知識產(chǎn)權(quán)基礎(chǔ)。

作者：彭怡 單位：國網(wǎng)重慶市電力公司市區(qū)供電分公司營銷部