浅谈|电动汽车充电站功能布局及电能补给方式

随着国家大力发展新能源汽车，新能源汽车也迎来了爆发式增长，过去2018年，新能源汽车销量达到了125.6万辆。中国新能源汽车销量连年屡创新高；与此同时，充电基础设施跟不上，充电难问题也在时刻困扰着广大车主。那么，充电站建设需要具备哪些基础条件，有哪些充电方法，都有什么运营模式呢？下面我们通过此文来了解一下!

一、充电站的功能和布局

| 充电站的功能

充电站主要是指快速高效、经济安全地为各种电动车辆提供运行中所需电能的服务性基础设施。为提高车辆的使用率和使用方便性，除采用动力电池车载充电以外，还可采取电动汽车动力电池系统与备用电池系统更换的方案使电动汽车获得行驶必需的电能。

具有电池更换功能的充电站应包括备用电池更换、电池存储的设施及场所。充电站的基本功能应包括配电、充电、监控、计量和通信，扩展功能为计费。

| 充电站的布局

充电站的主要功能决定其总体布局。一般来说，一个功能完备的充电站由配电区、监控区、充电区、更换电池区和电池维护区等五个基本部分组成，如图所示。

二、充电站标准与法规

GB/T29781-2013《电动汽车充电站通用要求》规定了电动汽车充电站的选址原则、供电系统、充电系统、监控系统、电能计量、行车道、停车位、安全、要求、标志和标识。

| 环境要求

1、充电站的总体规划应与当地区域总体规划和城乡规划相协调，并应符合环境保护和防火安全的要求；

2、充电站的规划宜充分利用就近的供电、交通、消防、给排水及防洪等公用设施，并对站区、电源进出线走廊、给排水及防洪设施、进出站道路进行合理布局、统筹安排；

3、城区内的充电站，宜靠近城市道路，不宜选在城市干道的交叉路口和交通繁忙路段附近；

4、充电站与党政机关办公楼、中小学校、幼儿园、医院、大型图书馆、文物古迹、博物馆、大型体育馆、影剧院等重要或人员密集的公共建筑应具有合理的安全距离；

5、充电站不应靠近有潜在危险的地方，当与有爆炸或火灾危险的建筑毗连时，应符合GB50058的有关规定；

6、充电站不宜设在有腐蚀性气体的场所，当无法远离时，不应设在污染源盛行风向的下风侧；

7、充电站不应设在有剧烈振动或高温的场所；

8、充电站不应设在地势低洼和可能积水的场所；

9、充电区域应具备一定的通风条件；

10、某些可能发生严重潮湿天气的区域，应具有对空气湿度监测和处理的设备和手段。

| 供电系统技术要求

1、根据充电站的规模、容量和重要性，可选择采用不同的供电方式:配电容量大于等于500kVA的充电站，宜采用双路10kv电源供电方式。配电容量大于等于100kVA、小于500kVA的充电站，宜采用双路电源供电方式，根据具体情况可采用10kv或0.4kV。配电容量小于100kVA的充电站，宜采用0.4kV供电方式；

2、供电系统的容量应满足充电站内充电、照明、监控、办公等用电的要求，并留有一定容量；

3、充电站供电系统应符合GB50052的要求；变压器室、配电室应符合GB50053的要求，低压配电部分应符合GB50054的要求；

4、用于充电站的配电变压器宜采用Dynll联结方式；

5、充电站在公用电网接入点的电能质量应符合以下规定:功率因数应达到0.9以上。谐波电压限值不应超过GB/T14549-1993中第4章规定的允许值。谐波电流允许值不应超过GB/T14549-1993中5.1、5.2的规定。

| 充电系统安装布置要求

1、充电设备的布置应便于充电车辆停放和充电人员操作；

2、在多车同时充电时，各充电机及车辆应不影响其他充电机、车辆的充电；

3、充电设备安装在室外时，应安装防雨、雪的顶棚；

4、充电设备安装在室内时，为防止温度过高，应安装通风设施；

5、充电设备应安装在距地面一定高度的地方，满足防雨、防积水要求；

6、充电设备的布置应尽量缩短充电电缆长度，以节约材料和能耗。

三、充电控制模式

充电模式有恒流充电、恒压充电和恒流-恒压充电法。

| 恒流充电法

恒流充电是指电池在充电时，采用恒流的方式进行充电，该电流的大小可以通过充电装置进行调节。这种充电方法的主要特点是有较大的适应性，可以任意选择和调节充电电流，因此可以对各种不同情况及状态的电池充电。该充电方法的主要缺点是开始阶段的充电电流相对较小，在充电后期充电电流又相对过大，所以整个充电过程时间长、能耗大、还需要专人管理。

| 恒流充电特性

| 恒压充电法

恒压充电是指电池在充电时，采用恒压的方式进行充电，其主要的特点是：充电初期电流相当大，随着充电的延续，充电电流逐渐减小，在充电终期只有很小的电流通过，这种充电方法与恒流充电相比，充电时间短，一般在数小时后电池就能获得本身容量的90%以上，且充电过程不需要专人管理。但在实际的应用中，充电时间还是过长，需要更好更快的充电方法。

| 恒压充电特性

| 恒流-恒压充电法

目前用的比较多的是恒流-恒压充电，开始阶段采用恒流充电，直至电池的端电压达到恒压充电电压，然后再改为恒压充电到电池充满为止，充满时则需要检测充电电流是否减少到充电终止电流。

| 两段式

先恒压再恒流

| 三段式

恒压---恒流---浮充

| 智能充电

智能充电时目前比较先进的充电方法，其原理是在整个充电过程中动态跟踪蓄电池可按受的充电电流。即充电机根据电池的充电状态确定充电参数，使充电电流始终保持在电池可接受的充电电流曲线附近，从而保护电池。智能充电要求锂离子电池配备BMS，并且要求充电机与BMS紧密配合。BMS是对电池的性能和状态了解最为全面的设备，所以将BMS和充电机之间建立联系，就能使充电机实时地了解电池的信息，从而有效地解决部分电池的过充问题。

| 智能充电的充电曲线

四、充电站运营模式

| 充电站建设

由于电动汽车可以采用整车充电和更换电池的方式来进行电能补充，故充电站的建设形式较加油站有很大的灵活性。按建设和结构形式来划分，充电站可分为：一体式充换电站、子母式电池更换站、停车式整车充电站。

| 一体式充换电站

一体式充换电站根据作业车间布局的相对位置可分为：地面一体式充换电站、地下一体式充换电站以及立体式充换电站等。该类充换电站以采用电池更换设备提供电池更换服务为主，也可提供少量整车应急充电服务。更换下的动力电池在站内实现电能补充。具有电动车辆能量补给速度快（一般在5min即可完成电池更换服务），服务能力强，自动化和专业化程度高，对电池性能要求较低，有利于增加电池寿命等优点，但也存在建站灵活性较低，备用电池和充电设备造成建设成本高，成本回收周期长，配电容量较大等缺点。