《2022年电动汽车充电模式与充电站建设分析研究 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年电动汽车充电模式与充电站建设分析研究 .pdf（6页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、1 / 6 电动汽车充电模式与充电站建设研究 简介 电动汽车是一种发展前景广阔的绿色交通工具，是解决能源和环境问题的重要手段。电动汽车充电站为电动汽车运行提供能量补给，是发展电动汽车所必须的重要配套基础设施。本文首先对电动汽车的充电需求进行了分析，同时提出电动汽车发展对充电技术的要求。在此基础上，比较研究了几种类型的充电模式的优缺点。最后，从电能外部接入角度对充电站的建设做了初步研究。一、引言电动汽车以电代油，能够实现“ 零排放 ” ，噪音低，是解决能源和环境问题的重要手段。随着石油资源的紧张和电池技术的发展，电动汽车在性能和经济性方面已经接近甚至优于传统燃油汽车，并开始在世界范围内逐渐推广应
2、用。以电动汽车为代表的新一代节能与环保汽车是汽车工业发展的必然趋势已经成为普遍共识。充电系统为电动汽车运行提供能量补给，是电动汽车的重要基础支撑系统，也是电动汽车商业化、产业化过程中的重要环节。在充电系统中，充电站的建设需要根据电动汽车的充电需求，结合电动汽车充电模式进行相应的规划和设计。本文主要从电能外部接入和配套设施资金投入方面对充电站的建设做了初步研究。二、电动汽车充电需求分析随着电动汽车融入社会生产和生活，其对电能的需求将影响城市现有的供配电体系，进而影响着电动汽车充电系统的建设和发展。电动汽车充电站的建设方式、建设容量等主要受以下因素的影响：2.1电动汽车充电量的总体需求电动汽车充电
3、量与电动汽车保有量及车辆的日均行驶历程、单位里程能耗水平等相关。以上海市为例，根据有关资料分析显示，到2020年电动汽车市场预计达到7 万多辆，日电量总消费达到1840万 kWh 。2.2电动汽车运行模式在不同的运行模式下，电动汽车对其续驶能力和充电时间要求也不同，直接影响充电站的建设方式和功率需求。在公交运行模式下，由于公交车通常都有专门的停车场所，因此可在公交首末站停车场所建设充电站，利用夜间低谷时段进行常规充电；公交电动车一次充电续驶里程至少应满足单程运行里程，紧急情况下应能实现电能的快速补充。在出租车运行模式下，根据其一次充电后的续驶里程，应在其相应的出行范围内提供必要的充电设施。在营
4、运时段，应能通过快速充电或电池组快速更换完成电能补充。在公务车或社会车辆运行模式下，电动车辆由单位、部门的驾驶员或社会大众驾驶，应在公务车集中的区域或居民小区建设相应的充电设施。此外，对于充电站而言，车辆进入充电站的运行机制也会影响着充电站功率需求。车辆进入充电队列时间越集中，充电站电力负荷将越大，充电站功率需求将越大。2.3动力电池特性不同种类动力电池具有不同的充电特性，最佳充电率在0.2 2.0 C之间变化。电池系统额定电压相同的情况下，最高充电电压由于电池种类、结构型式上的区别也体现出一定的差别。对于不同种类的电池，充电方法及充电控制策略也不同。应根据其电池特性不同采用不同的充电方法。1
5、2.4充电时间不同运行模式的电动汽车对充电时间提出了不同的要求，而充电时间的不同需要不同的充电方式来满足。在电动汽车对充电时间要求不高的情况下，可在停运时间利用电力低谷进行常规充电，延长车辆的续驶里程；在充电时间较为紧迫的情况下，需要采用快速充电或电池组快速更换及时实现电能补充。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页2 / 6 2.5充电场所及其他环境条件动力电池充放电工作效率受充电场所及其他环境条件的影响，尤其是受环境温度的影响。在常温下，电池充电接受能力较强，随着环境温度的降低，其充电接受能力逐渐降低。因此，随环境温
6、度降低，充电站功率需求将增加。因而，建设充电站时应尽可能保证其环境不受人为温度条件的影响。2三、电动汽车发展对充电技术的要求尽管电动汽车的充电站建设受到上述因素的不同影响，其建设方式和建设要求需根据实际情况而确定。但随着电动汽车的逐步推广和产业化以及电动汽车技术的日益发展，电动汽车对充电站的技术要求表现出了一致的趋势，要求充电站尽可能向以下目标靠近：3.1充电快速化相比发展前景良好的镍氢和锂离子动力蓄电池而言，传统铅酸类蓄电池以其技术成熟、成本低、电池容量大、跟随负荷输出特性好和无记忆效应等优点，但同样存在着比能量低、一次充电续驶里程短的问题。因此，在目前动力电池不能直接提供更多续驶里程的情况
7、下，如果能够实现电池充电快速化，从某种意义上也就解决了电动汽车续驶里程短这个致命弱点。3.2充电通用化在多种类型蓄电池、多种电压等级共存的市场背景下，用于公共场所的充电装置必须具有适应多种类型蓄电池系统和适应各种电压等级的能力，即充电系统需要具有充电广泛性，具备多种类型蓄电池的充电控制算法，可与各类电动汽车上的不同蓄电池系统实现充电特性匹配，能够针对不同的电池进行充电。因此，在电动汽车商业化的早期，就应该制定相关政策措施，规范公共场所用充电装置与电动汽车的充电接口、充电规范和接口协议等。3.3充电智能化制约电动汽车发展及普及的最关键问题之一是储能电池的性能和应用水平。优化电池智能化充电方法的目
8、标是要实现无损电池的充电，监控电池的放电状态，避免过放电现象，从而达到延长电池的使用寿命和节能的目的。充电智能化的应用技术发展主要体现在以下方面：优化的、智能充电技术和充电机、充电站；电池电量的计算、指导和智能化管理；电池故障的自动诊断和维护技术等。3.4电能转换高效化电动汽车的能耗指标与其运行能源费紧密相关。降低电动汽车的运行能耗，提高其经济性，是推动电动汽车产业化的关键因素之一。对于充电站，从电能转换效率和建造成本上考虑，应优先选择具有电能转换效率高，建造成本低等诸多优点的充电装置，如集中隔离型充电装置等。3.5充电集成化本着子系统小型化和多功能化的要求，以及电池可靠性和稳定性要求的提高，
9、充电系统将和电动汽车能量管理系统集成为一个整体，集成传输晶体管、电流检测和反向放电保护等功能，无需外部组件即可实现体积更小、集成化更高的充电解决方案，从而为电动汽车其余部件节约出布置空间，大大降低系统成本，并可优化充电效果，延长电池寿命。四、电动汽车充电模式比较研究根据电动汽车动力电池组的技术和使用特性，电动汽车的充电模式存在一定的差别。对于充电方案的选择，现今普遍存在常规充电、快速充电和电池组快速更换系统三种模式。4精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6 页3 / 6 4.1常规充电概念蓄电池在放电终止后，应立即充电 在特
10、殊情况下也不应超过24h ），充电电流相当低，大小约为15A ，这种充电叫做常规充电 普通充电）。常规蓄电池的充电方法都采用小电流的恒压或恒流充电，一般充电时间为5 8 小时，甚至长达1O 至 20 多个小时。优缺点常规充电模式的优点为：尽管充电时间较长，但因为所用功率和电流的额定值并不关键，因此充电器和安装成本比较低；可充分利用电力低谷时段进行充电，降低充电成本；可提高充电效率和延长电池的使用寿命。常规充电模式的主要缺点为充电时间过长，当车辆有紧急运行需求时难以满足。适用范围这种充电模式通常适用于：设计电动汽车的续驶里程尽可能大，需满足车辆一天运营需要，仅仅利用晚间停运时间充电；由于常规充电
11、以相当低的电流为蓄电池充电，因此在家里、停车场和公共充电站都可以进行；常规充电站一般规模较大，以便能够同时为多辆电动汽车进行充电。4.2快速充电概念常规蓄电池的充电方法一般时间较长，给实际使用带来许多不便。快速充电电池的出现，为纯电动汽车的商业化提供了技术支持。快速充电又称应急充电，是以较大电流短时间在电动汽车停车的20 分钟至 2 小时内，为其提供短时充电服务，一般充电电流为150 400A 。优缺点快速充电模式的优点为：充电时间短；充电电池寿命长 可充电 2000次以上）；没有记忆性，可以大容量充电及放电，在几分钟内就可充70% 80% 的电；由于充电在短时间内 。从供用电的安全可靠性及充
12、电站投资成本两方面综合考虑，可采取双路高压电源进线单母线分段的外部接线方式。独立设备对于独立充电设备，如居民小区停车场、社会停车场等处安装的电动汽车充电终端等，其供电可靠性要求要低于独立充电设施，并且从实际情况考虑，往往不具备条件新建专门的供电变压器等，只能利用原有的供电配套设施进行改造。必须根据充电设备安装点现有的负荷容量来考虑，包括谷电的负荷。具体方案应根据实际的供电设施、小区的建筑环境具体来确定。5.3充电站电力配套资金的投入常规充电典型常规充电站的规模根据目前电动汽车常规充电的数据资料，一般以2040辆电动汽车来配置一个充电站，这种配置是考虑充分利用晚间谷电进行充电，缺点是充电设备利用
13、率低。在高峰时也考虑充电，则可以6080辆电动来配制一个充电站，缺点是充电成本上升，增加高峰负荷。充电站电力配套的典型配置 前提充电柜具有谐波等处理功能）a 方案：建造配电站设计2 路 10KV 电缆进线 配 3*70mm电缆）， 2 台 500KVA变压器， 24 路 380V出线。其中二路为快速充电专用出线 配 4*120mm电缆、 50M 长、 4 回路），二路为机械充电或备用出线，其余为常规充电出线 配 4*70mm电缆、 50M 长、 20 回路）b 方案：设计 2 路 10KV 电缆线 配 3*70mm电缆），设置2 台 500KVA用户箱变，每台箱变配4 路 380V出线 配 4
14、*240mm电缆、 20M 长、 8 回路），每路出线设置一台4 回路电缆分支箱向充电柜供电 配4*70mm电缆、 50M 长、 24 回路）。快速充电典型快速充电站的规模根据目前电动汽车快速充电的数据资料，一般以同时向8 辆电动汽车充电来配置一个充电站。充电站电力配套的典型配置a 方案、建造配电站设计2 路 10KV电缆进线 配 3*70mm电缆）， 2 台 500KVA变压器， 10 路380V出线 配 4*120mm电缆、 50M 长、 10 回路）。b 方案、设计2 路 10KV 电缆线 配 3*70mm电缆），设置2 台 500KVA用户箱变，每台箱变配4 路380V出线，供充电站
15、配 4*120mm电缆、 50M 长、 8 回路）。机械充电机械充电站的规模精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 6 页6 / 6 小型机械充电站可以结合常规充电站建设同时考虑，可以根据需要选择更大容量的变压器。大型机械充电站一般以 80100组充电电池同时充电配置一个大型机械充电站，主要适用于出租车行业或电池租赁行业，一天不间断充可以完成对400 组电池的充电。充电站电力配套的典型配置 大型机械充电站）配电站 2 路 10KV 电缆进线 配 3*240mm电缆）， 2 台 1600KVA变压器， 10 路 380V 出线 配
16、4*240mm电缆、 50M 长、 10 回路）。便携式充电别墅具备三相四线表计，独立的停车库，可以利用已有的住宅供电设施，从住宅配电箱专门放一路10mm2或 16mm2的线路至车库的专用插座，来提供便携式充电电源。一般住宅具有固定的集中停车库，一般要求地下停车库 充电安全考虑），可以利用小区原有的供电配套设施进行改造，必须根据小区已有的负荷容量来考虑，包括谷电的负荷。具体方案应根据小区的供电设施、方案以及小区的建筑环境具体来确定。六、结束语本文对电动汽车充电系统建设的影响因素进行了初步分析，总结出电动汽车充电技术发展的几大趋势，然后分析了常规充电、快速充电、机械充电这三种主要充电模式各自的优
17、点、缺点以及适用范围。最后，根据充电站的类型、规模等各方面综合规划，给出了几种可供选择的电能外部接入方式。电动汽车是未来新能源汽车的主要发展方向，而充电体系的建立是其发展的前提和基础。本文希望通过对电动汽车充电方式及充电站建设的研究，对电动汽车充电体系进行初步探讨，为将来电网企业参与电动汽车充电体系建设提供思路和理论基础。参考文献1 李兴虎 . 电动汽车概论 . 北京理工大学出版社.2005.8 2 刘强等 . 市场环境下电动汽车的电力服务. 电力需求侧管理. 2007.1 3 沙永康 . 纯电动汽车的市场化道路. 2005中国电动汽车研究与开发会议论文集. 2005 4 陈清泉 孙逢春 祝嘉光 . 现代电动汽车技术. 北京理工大学出版社. 2002.11 5 蒯家薪等 . 蓄电池充电方法的研究以及一种新型智能化充电器的介绍. 国际电子变压器会议论文集. 2005.6 6 王宇宁等 . 电动汽车商业化运行模式探析. 汽车工业研究 . 2005.8 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页