电动汽车充电机站设计.docx

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电动汽车充电机站设计

电动汽车

电动汽车

充电机（站）设计

学院：

机械与车辆学院

指导教师:

00000000

专业：

08车辆工程

时间:

2011年11月

姓名：

何蔚明

学号：

080403021023

中国·珠海

电动汽车充电机（站）设计

080403021023

（北京理工大学珠海学院机械与车辆学院，广东珠海）

摘要：

介绍了电动汽车充电机（站）的种类及各自优缺点，并对珠海69路公交车进行电动化改造，为电动公交车设计充电站的位置、功能结构、配电系统、监控网络以及安全防护。

关键词：

电动汽车；电动汽车充电站；电动汽车充电机

概述

全世界的汽车保有量和使用量的逐日增大，世界能源问题越来越突出：

油价的上涨、环境的污染、汽车的噪声等传统汽车的缺点越来越凸显，而略显不足的电动汽车开始逐步让人接受，并逐渐在汽车领域占有了一个非常重要的位置。

在传统汽车与电动汽车的较量中，电动汽车一直难以让人接受，不仅在性能方面不能得到大多数人的认可，在动力方面、续航里程方面、充电方式方面、电池系统管理方面以及配套设施方面上都是电动汽车一直以来的研究难点。

续驶里程有限目前市场上使用的电动汽车一次充电后的续驶里程一般为100-300km，并且这个数字通常还需要保持适当的行驶速度及具有良好的电池调节系统才能得到保证，而绝大多数电动汽车在一般行驶环境下的续驶里程只有50-100km。

比起传统燃油汽车而言，电动汽车的较短续驶里程成为其致命的弱点。

[2]

在这方面的改进可以通过以下方面进行考虑：

1.改进电池的性能，选择最优电池，提高电动汽车性能，电池的充放电特性、容量、低温放电特性等的提高，无疑是电动汽车续航里程提升的根本因素；

2.将电动汽车充电站纳入城镇规划当中，如传统汽车的加油站；

3.电动汽车其他方面技术的提升，比如能量回收等。

这里我们通过对比可以发现，第二方案中是较为有效而实际的，好比手机，当要求手机具备强大的信号接受发送能力则会加重手机的技术要求以及制造成本，而当要求的是供应商拥有足够的信号站提供足够的信号覆盖面积时，手机则很好的融入我们的生活，成为现在我们生活中必需品。

同理，政府或供应商能将充电站纳入城市建设的一方面，不仅可以方便电动汽车用户充电，而且能提升附近的人民对电动汽车的支持度。

以下是以珠海69路公交车为例，对珠海电动公交车（电动汽车）充电机（站）进行位置、功能等设计。

纯电动公交车数据如下（表1）：

序号

参数名称

指标

1

动力蓄电池型号

锰酸锂离子

2

蓄电池额定容量

350Ah

3

整车蓄电池最好端电压

500V

4

最大充电电流

110A

5

运行耗能

1.2kWh/km

6

空调耗能

7kWh/h

7

充电方式

分组充电

8

电池分组

14节/箱×3箱，7节/箱×7箱

9

分组最高端电压

67V

1.电动汽车充电站位置确定

珠海69路公交车由圆明新园开至北师大站，路经39个站，总路程约为32.4公里。

途径：

在这39站中，人口密集地区主要在中大五院站至海滨公园站，这里选择充电站的位置不仅需要避开人口繁多的地方，选择地价相对比较便宜的地方，而且反过来又应当尽可能靠近市民区，方便市民电动汽车过往充电（这里主要是提供给电动汽车的电能补给方式为电池更换方式充电的市民）。

经过分析，初步选择水拥坑站设立电动汽车充电站。

2.充电站总体结构功能设计

我们初步建设充电站的目的主要是以电动公交车充电为主，外附加提供市民私家电动车充电，所以总体功能结构设计主要是以电动公交车充电为主。

2.1充电站功能

充电站主要是为电动公交车冲电，这里公交车冲电可以通过两种方法：

更换电池式、整车快速充电方式，而为市民私家电动车充电的方式同样主要以这两种为主。

这里我们可以将充电站的功能分以下四个：

配电系统、充电系统、电池调度系统、充电站监控系统。

[1]

2.1.1充电站配电功能

配电系统的容量应包括动力用电、监控用电、办公用电等。

配电站的电力负荷级别确定为2级，即采用双路供电，但不配置后备电源，其输出为0.4KV、50Hz。

2.1.2充电站充电系统

充电系统是整个充电站的核心部分，主要对公交车替换下来的电池进行安全、整体、统一充电；对附近市民私家电动车经充电机进行紧急快速或长时间充电。

2.1.3充电站电池调度系统

电池调度系统主要对电池实时进行数量、质量和转台的监控和管理，完成电池储存、电池更换、电池重新配组、电池组均衡、电池组实际容量测试等功能。

这里主要是对电动公交车和电动汽车更换下的电池统一充电、管理、测试系统。

2.1.4充电站监控系统

充电站监控系统主要通过局域网和TCP/IP协议与中央监控室进行连接，实现对正在为电池组统一充电的充电机、为整车充电的充电机进行数据汇总、统计、故障显示以及监控。

2.2充电站总体结构

充电站的功能决定了充电站的结构，而充电站的结构是与充电方式相对应的。

根据供电所电动车辆的两种充电方式，设计其相对应的充电站的结构和布局。

充电站分多层，第一层主要是电动公交车的电池更换以及乘客的换乘等，二层以上则以整车冲电为主，方便电动公交车和私家电动汽车的过夜停放充电。

一层格局如下图：

图1充电站格局

3.电动汽车充电机设计

3.1充电机现状

直流充电机：

指采用直流充电模式为电动汽车动力蓄电池总成进行充电的充电机。

直流充电模式是以充电机输出的可控直流电源直接对动力蓄电池总成进行充电的模式。

　　交流充电机：

指采用交流充电模式为电动汽车动力蓄电池总成进行充电的充电机。

交流充电模式是以三相或单相交流电源向电动汽车提供充电电源的模式。

交流充电模式的特征是：

充电机为车载系统。

3.2充电系统容量设计

在

和

的基础上在增加

的容量裕量，就是充电机的输出和输入设计容量，分别表示：

（1-1）

（1-2）

根据表1所提供的动力蓄电池参数，可知整车动力蓄电池充电时所需的充电机设计容量分别为（容量裕量取

）：

（1-3）

（1-4）

但由于采用分组充电方式，则所需的充电机设计容量为：

（1-5）

（1-6）

根据表1提供的数据，可知魅族动力蓄电池充电一次可提供的能量大概为125KW。

（1-7）

（1-8）

根据上诉式子可得所需的充电机数量：

（1-9）

根据充电站所需的设计容量为：

（1-10）

所以得：

（1-11）

4.电动汽车充电机（站）配电系统设计

配电系统监控分为保护和测控两个部分，负责针对充电站配电系统的监控及保护功能的实现，通过通信管理机与充电站后台系统实现双向数据交换。

[3]

10kV进线变配置微机保护测控一体化装置，具备进线变的保护、测量和进线变开关的遥控功能；配置一面监控屏，安装通讯管理装置和公用测控装置；公用测控装置完成充电站配电系统的测控任务，主要负责采集0.4kV母线电压、出线开关的位置信号和负荷电流，并具备低压进线开关和联络开关的遥控功能；为了提高配电系统的自动化程度，实现配电站无人或少人值班，可在0.4kV侧配置分段备自投装置。

5.电动汽车充电机（站）监控网络设计

5.1实时视频监控

监视设备运行状态。

与充电站监视区的智能设备配合，实现防盗、防火功能，对设备、场地、休息室、值班室、营业窗口等进行监视。

5.2报警功能

5.2.1报警类别：

站端智能设备状态变化及故障报警、消防报警、消防主机通信故障报警、防盗报警、温湿度报警、门禁报警、非法闯入及画面异动报警、图像设备故障报警等；

5.2.2当发生报警时，能自动切换至相应摄像机，有预置位的应自动切换至指定预置位，充电站视频处理单元或数字录像机能自动进行存盘录像，同时传送报警信息和相关图像，并自动在地理图上提示报警位置及类型，联动相关设备，如启动现场照明、警笛等。

相关设备启动后，应在设定的时间内自动关闭；支持一点报警多个摄像机联动和多点设备联动。

视频处理单元应能对站内摄像机进行自检和故障报警；

5.2.3画面异动报警的变化率可设置；

5.2.4充电站内同时发生多点报警时，按报警级别高低优先和时间优先的原则显示存贮，先上传严重报警点的图像，同等级别的报警按时间优先，其它报警点的报警信息不得丢失和误报；报警信息应有时标，精确到秒级；

5.2.5报警信息应该和录像数据相结合，可由报警信息检索回放相应的图像录像。

5.3控制功能

5.3.1操作人员能对任一摄像机进行控制，实现对摄像机视角、方位、焦距调整；对于带预置位云台，操作人员能直接进行云台的预置和操作，光圈、景深应为自动调整；

5.3.2具有可控制设备的机械保护措施，在控制云台等设备时（自动状态），系统应具有定时功能；

5.3.3保证控制的唯一性，同一时刻只允许一个操作人员控制同一控制对象；

5.3.4接入门禁系统，可以在监控中心由具有权限的人员遥控开启门锁，也能在站内刷卡开门；

5.3.5复归消防主机及其它智能设备。

5.4图像录像管理

站端的视频处理单元或数字硬盘录像机可对非重要区域的监控点（即摄像机）实现报警前（至少15秒钟）、报警后（至少5分钟）录像存贮，对重要区域的监控点可设定长时间（至少10天）的自动循环录像存贮，所有监控点级别可设定。

站端RVU必须具备同时对至少16路视频信号的实时录像功能。

5.5系统对时功能

从站端标准时间源或监控中心获取标准时间，进行系统对时。

[4]

6.电动汽车充电机（站）安全防护设计

6.1消防安全

6.1.1充电站的建筑物构件燃烧性能、耐火极限、站内的建（构）筑物与站外的民用建（构）筑物及各类厂房、库房、堆场、储罐之间的防火间距应符合GB50016-2006的规定。

6.1.2充电站电力设备的消防安全要求应符合DL5027-1993的规定。

6.1.3属于二级电力用户的充电站宜设置火灾自动报警系统，且应满足GB50016-2006的规定。

6.1.4充电站应设置灭火剂，灭火剂的选用应能提高灭火有效性、降低对设备和人员的影响。

6.1.5充电站内应设置消防砂坑（库），消防用砂应保持充足和干燥。

6.1.6电缆在室外进入建筑物内的入口处，以及电缆在穿越各房间隔墙、楼板的孔洞在线路敷设完毕后，应采用防火封堵材料进行封堵。

6.1.7充电站防治白蚁的措施应按照国家及深圳市相关标准执行。

6.2噪音限值

充电站的噪音限值应满足GB3096-2008的有关规定。

如不能达到上述规定要求时，充电站应采取相应的降噪技术措施。

6.3标志标识

6.3.1充电站内的各类设备、设施及场所进行标识，识别与配置的标识包括功能识别类、禁止类、警告类指令类和公共导向类。

6.3.2电气设备的所有标识的颜色代码尺寸、内容等应符合深圳供电部门标识管理工作标准中的有关要求。

[5]

参考文献

[1]藤乐天.《电动汽车充电机（站）设计》.中国电力出版社，2008.

[2]亢凤林，李军民.《电动汽车发展分析》.农业装备与车辆工程，2008年第11期（总第208期），2008.

[3]《电动汽车充电设施典型设计（送审稿）》.国家电网公司，2010.

[4]《国家电网公司电动汽车充电设施典型设计》.国网电力科学研究院，2009.

[5]《电动汽车充电系统技术规范第二部分部分：

充电站及充电桩设计规范》.深圳市市场监督管理局，2010.