Power Technology
︱302︱2017年6期
浅谈电动汽车充（换）电设施的特点及设计市场前景土豆炮点火装置
板胡制作王 涛
广东南海电力设计院工程有限公司，广东 佛山 528200
摘要：本文介绍了电动汽车充电、换电两种模式的定义和差异，就换电站目前推广的局限性和原因进行了分析，并从设计单位角度对近期电动汽车充电设施设计市场进行了预测。 骨膏关键词：电动汽车；充（换）电设施；设计；新能源
阿尔玛蓝中图分类号：TM910.6 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2017）06-0302-02
引言 随着经济发展和人民生活水平日益提高，我国的汽车保有量已进入高速增长时期。机动车尾气污染对城市环境的压力越来越大，已成为影响区域空气质量的主要因素之一。 传统汽车燃烧化石燃料，是大气中颗粒物和氮氧化物的主要来源之一。与内燃机汽车相比，插电式混动汽车的一氧化碳排放可降低75
%，氮氧化物排放降低40%。纯电动汽车可降低一氧化碳排放最高达99%，并可降低一半的氮氧化物排放。推广应用新能源汽车，尤其是零排放的纯电动汽车，能有效控制车辆的尾气污染。 新能源汽车以电为动力，通过蓄电池将电能量转化为发动机所需动能，蓄电池能量则由充换电站提供。发展新能源汽车，首先必须建立成熟的充换电站配套系统，才能保证新能源汽车的正常运行，因此充换电设施基础建设是新能源汽车实现大规模推广应用的必备条件。 1 汽车充（换）电设施定义 根据GB/T 29317-2012的规定，汽车充换电设施就是“给以电力作为驱动能源的汽车提供电能的相关设施的总称。一般包括充电站、电池更换站、电池配送中心、集中或分散布置的交流充电桩等。” 这个术语解释透露了几个重要信息： 其一：电动汽车补充能源目前主要有两种模式：整车充电和更换电池。整车充电需要把车停在指定地点，连接充电机进行充电，等待时间从1～10小时不等。更换则是把用尽的电池拆下装上充满电的新电池，十多分钟操作完毕就可以开走。 其二：对整车充电，可以用直流充电机，也可以用交流充电桩。直流充电机相对复杂，由充电模块和终端组成，需要先将380V 的交流电整流为直流电，经过一系列的高精度智能模块进行处理，最后通过充电终端与汽车对接充电。充电模块和终端可以分体安装，也可以合并为一体机。交流充电桩相对简单，只需将220V 或380V 的交流电引接至指定位置，用交流电对电动汽车充电。因其原理简单，业内也形象的将其称为“大排插”。由于内部结构简单，交流充电桩可以做得体型非常小巧，壁挂式和落地式均可。另外，从前业内一般认为直流充电机可以做得功率更大、充电更快、对电池的损伤也更小，但随着技术的革新，交流充电桩已有很大程度的改进，市场上出现了越来越多大功率交流充电设施，给用户带来更多的便利和实惠。 其 电子蜂毒采集器水过滤板三，不是充电桩数量多就是充电站。一座典型的充电站可分为变电与配电设备、充电设备、户外终端、站控层以太网、监控层设备等几个功能模块，其中充电设备模块要求至少有3台及以上充电设备（其中至少有1台非车载直流充电机），而站控层以太网和监控层的存在是划分充电站和充电桩的重要区别，有这两个模块的存在才构成一个成规模、受到规范监控的“站”，否则再多的充电桩也只能称为“集中布置的充电桩”。 2 充电和换电模式的差异及面临的技术屏障 受目前的技术水平限制，电动汽车的充电时间以小时计算。若未来电动车保有量爆发增长，可以预见在中国这样的人口大国、这样的时间消耗，轻易将造成最大规模停车或拥堵的世界纪录。另外，行车途中的旅客大多赶时间，也很难消耗得起几个小时的充电时间。 汽车“换电”的模式在这样的背景下应运而生。汽车驶入、取出旧电池、装上新电池、离开，整个过程不过十多分钟，相比停车充电确实带来了很大的便捷。但是这个在理想模式下更加高效的换电模式，在实际应用中却相继暴露出了一些技术经济瓶颈，极大影响了其应用效果，并制约了这一模式的推广。 （1）换电站的适应性问题 一般想象中的换电站，只是一座电池仓库，车驶入后有类似加
油站的工作人员把新电池给汽车换上即可。事实上，换电站首先是一座充电站，需要就地对库存的电池进行充电，因此充电站配置的配电系统、充电系统、监控系统这里一样不能少。此外充电站还需要配置存放大量电池的电池架、从电架取放电池的机器人、电池仓库到更换点之间的输送系统，最后因为电池沉重人工操作不便，亲
自给汽车换电池的并不是普通工人，而是智能化的机器人。 由于这些高端设施的存在，目前一座换电站的造价非常昂贵，超出充电站的数倍甚至更多。这样高昂的代价下，它的适应性还非常局限。因为负责更换电池的机器人对精密程度要求很高，只能适应小范围的调整，一台机器人只能针对一种车型开展更换作业，换
一种车型或者同车型电池安装位置不同它也是要罢工的。所以，现阶段换电站只能为出租车公司、公交公司等同型号车辆较为密集的单位提供“特供”服务，难以适应类型繁多的社会车辆。 （2）电池的标准化问题
电池标准化也是制约换电站发展的一个重要因素。 目前，充电汽车的电池类型五花八门，各路厂商不断推陈出新。适用于纯电动汽车的蓄电池，有铅酸蓄电池、镍基电池、钠硫电池、二次锂电池、空气电池等等；适用于混合动力汽车的燃料电池电动汽车，包括碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐
燃料电池(MCFC )、固体氧化物燃料电池(SOFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC )、直接甲醇燃料电池(DMFC )。不同的制造理念，不同的设计想法，在目前缺少国家统一标准制约的情况下还远未能实现外形尺寸和安装接口的标准化。不统一标准就意味着到了换电站可能也不到跟客户的车型匹配的电池，极大影响了单个换电站的用户覆盖范围。 （3）电池接口的耐用性问题 换电池意味着频繁的插
拔，对接口部件的耐用性是一个严峻的考验。据统计，2010年上海世博会期间投放社会的120辆电池更换型电动汽车，3年后电池接口部件的损坏率达到80%，目前正在进行全面改造，拟全部更换成整车充电型的车辆。 除以上几个技术问题，汽车换电池还牵涉到电池产权、续航能
力可靠性等其它一些问题。所以虽然它具有节省时间的优势，现阶段国内还是主流选用了整车充电模式，厂家的技术研发也多数是朝着快速充电、节约时间、降低快充对电池的冲击影响等方向投入。近期已有厂家称，能够做到用10分钟时间为公交车充电70%，但其对电池性能的影响还需要时间的验证。 综合以上因素可以判断，最近一段时间内充电站仍将是国内电动汽车充（换）电设施建设的主流方向。
3 汽车充电站设计市场前景 作为设计单位，笔者关心的还是汽车充电站的建设是否能给我们带来一个新兴的设计市场。 这首先要看电动汽车在未来是否会大规模普及。目前，影响人们购买充电汽车积极性的因素主要有几点：整车价格、电池续航能
力、电池寿命、充电时间、充电便利性（或充电站点普及程度）。价格方面，目前多地政府均出台了购车补贴政策，以佛山为例，普通乘用车最高补贴6万元/辆，大型客车最高补贴50万元/辆，部分限
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