电动汽车充换电站综述.docx

电动汽车充换电站综述【摘要】在倡导低碳经济的背景下电动汽车作为一种新兴的绿色环保交通工具在未来汽车市场将占据重要地位。充换电站作为电动汽车能量补给站是发展电动汽车产业的关键。本文仅就充换电站工程特别部分作一略述以供参考。【关键词】电池箱；电动车；充换电站；1.前言在能源危机和气候变暖的双重挑战下电动汽车成为发展低碳经济、落实节能减排政策的重要途径。电动汽车作为一种新型交通工具是缓解我国石油资源紧张、城市大气污染严重问题的重要手段是推进交通发展模式转变的有效载体。电动汽车充换电设施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。电动汽车充换电设施建设符合国家创建环境友好型、资源节约型的和谐社会需求并且能有效地为促进新能源电动汽车的快速发展提供最根本的基础设施的保障。2.充换电站主要组成电动汽车充换电站一般由电池箱、电池更换系统、充电系统、供配电系统及配套的建构筑物所组成。图1典型充换电站布置图（1―电池箱及充电系统；2―电池箱堆垛及更换机器人；3―机器人行车轨道；4―半自动换电装置）2.1动力电池动力电池是电动汽车的关键元器件目前主要采用的是锂电池其特点是体积小、质量轻、工作电压高、循环寿命长、自放电率低、无污染、安全性高。主要分为酸锂电池及磷酸铁锂电池。通过电池串联可提高电压容量保持不变；电池并联可抬高容量电压保持不变。2.2电池更换系统电池更换系统是充换电站的核心组成部分由电池箱堆垛设备、电池箱更换设备、暂存架以及电池箱等组成。电池更换系统工作流程：将电动汽车沿车辆导引装置开到指定位置无需车辆硬连接固定由电池箱更换设备（机器人）将汽车两侧上的电池逐个卸下再将准备好已充满电的电池推入汽车内完成更换。电池箱堆垛设备将更换下的电池逐个搬入电池架进行充电。为了保证在换电设备发生意外故障停运或充换电站内停电无法运行等突发情况下依然可以进行换电服务一般充换电站均配置有半自动换电装置其采用机械助力方式单人可轻松快捷完成电池箱的更换。2.3充电系统充电系统包括充电机和充电架。目前电池充电常采用三段充电法：预处理、恒流充电、恒压充电。开始以预定的恒流充电电池电压逐渐升高当充到接近充电终止电压时恒流充电结束接着以充电终止电压恒压充电充电电流不断下降当降至0.1C时表示电池已充满终止充电。充电机主要有两大类：相控式、高频开关式。相控式采用大功率晶闸管为开关器件交流输入电压经工频隔离变压器降压/升压后利用晶闸管整流后经输出滤波电路得到稳定的直流电流/电压。特点：单机功率大技术成熟易维修但对电网有一定的谐波干扰。高频开关式采用功率晶体管、MOS管、IGBT等为开关器件交流输入电压经整流滤波后得到脉动的直流电压经高频逆变、高频隔离变压器、整流滤波后输出稳定的直流电流/电压。特点：系统效率高、体积小、谐波干扰小、系统可靠性高。充电机可动态调整充电参数、自动完成充电过程并具备通过总线方式与电池管理系统通信的功能获得电池箱参数及充电电池的状态参数。充电机能判断电池箱是否连接正确。与电池箱正确连接后充电机才能允许启动充电过程。当充电机检测到与电池箱的连接不正常时必须立即停止充电。2.4供配电系统充换电站按设计规模一般采用10kV电压等级供电站内设置有附属配电所。供配电系统包括：高压配电装置、400V配电装置、配电变压器、配电保护及监控系统、计量计费系统。（1）配电变压器考虑电动汽车充换电站负荷变化大、空载时间长宜选用树脂浇注干式变压器其容量可根据充电设施内充电机的输入容量、充电机数量、充电机同时系数及变压器最佳负荷率、功率因数定。式中SN―变压器容量（kVA）；Kx―充电机同时系数取0.6；P―充电机输出功率（kW）；COSφ―功率因数取0.95；η―充电机工作效率高频开关整流充电机取0.9；Se―除去充电机外其它设施总负荷容量（kVA）；βm―变压器最佳负荷率取0.65。（2）有源滤波无功补偿装置电动汽车充电属于谐波源负荷会产生谐波电流注入公用电网影响电网电能质量水平。因此需要采取措施抑制其谐波电流注入以确保电能质量和电力系统的安全、经济运行。充换电站一般考虑在400V母线配置有源滤波器以抑制谐波其容量可按下式计算。式中S补―有源滤波器容量（kVA）；Kx―整体修正系数一般选择0.5～0.8；Ki（i=123）―充电机可靠系数一般取1.05～1.20；ηi（i=123）―充电机的充电