新能源汽车充电设施(纯电动汽车充电系统)

自19世纪第1辆电动汽车面世至今，均采用可充蓄电池作为其动力源。对于一辆电动汽车来讲，蓄电池充电设备是不可缺少的子系统之一。

1.充电系统功能

充电系统是新能源汽车（包含纯电动汽车和插电式混合动力汽车）的能源补给系统，为保障车辆持续行驶提供动力能源。

对新能源汽车充电的设备应具有下列功能：

(1)将市电进行电力变换为电动汽车充电，供给与动力电池额定条件相对应的电力。

(2)根据动力电池的实时状态控制充电的启动和停止，当动力电池充满后自动应停止充电。

(3)根据动力电池的电量、温度，控制充电电流的调节和电池的加热。

(4)可根据充电时长的需求来选择充电模式，即快充或慢充模式。

2.充电系统类型

按充电设备位置分，纯电动汽车的充电系统类型有车载和非车载两种。

(1)车载充电。车载充电指采用地面交流电网和车载充电器（也称车载充电机）对动力电池组进行充电。车载充电器一般设计为小充电率，充电时间长（5～8h）。充电器和电池管理系统（负责监控动力电池的电压、温度和荷电状态）都安装在车上，所以它们相互之间容易利用电动汽车的内部线路网络进行通信。

(2)非车载充电。非车载充电，即地面充电，指利用专用或通用充电器、专用或公共场所用充电站等对动力电池组进行充电。通常非车载充电器的功率、体积和质量均比较大，以便能够适应各种充电方式。非车载充电器与动力电池管理系统在物理位置上是分开的。按充电的时间分，纯电动汽车的充电类型有快充和慢充两种。快充适合在充电站充电，电流很大，慢充的适合220V的家庭充电。虽然各厂家的技术参数不一样，但一般充电电流在10～15A之间。

3.充电方式

纯电动汽车的充电方式有接触式和感应式两种。

(1)接触式。接触式也称耦合或传导式。接触式充电方式将一根带插头的交流动力电缆线直接插到电动汽车的插座中给电池充电。其优点是简单、效率高；不足主要是充电电流小，充电时间长。

(2)感应式。随着电力电子技术和变流控制技术的飞速发展，高精度可控变流技术的成熟和普及，电动汽车接触式充电技术采用充电电流和充电电压连续变化的恒压限流充电模式。接触式充电的最大问题在于它的安全性和通用性。为了使它满足严格的安全充电标准，必须在电路上采用许多措施使充电设备能够在各种环境下安全充电。新型的电动汽车感应充电技术发展很快，感应充电器是利用高频交流磁场的变压器原理，将电能从离车的原方感应到车载的副方，以达到给蓄电池充电的目的。感应充电的最大优点是安全，这是因为充电器与车辆之间并无直接接触，即使车辆在恶劣的气候下，如雨雪天，进行充电也无触电的危险。

感应式充电方式如下图所示，通过电磁感应耦合的方式进行能量转换从而给电池充电。其特点是：使用方便，在恶劣的气候环境下进行充电也无触电的危险。充电器将50～60Hz的普通电转换成80～300Hz的高频电，然后将高频交流电感应到电动汽车上，使充电时间大大缩短。

4.充电桩

(1)充电桩的作用

电动汽车充电电流比较大（即功率很大），如果用民用220V插头的话，充电导线和插头承受不了那么大的电流，会把插头和导线烧坏，所以它需要专门的充电桩，充电桩所能承受的电流很大。

充电桩是电动汽车的充电站，外形犹如停车计时秒表一般。一个充电桩可以同时为两辆或更多辆汽车充电，从电池没电到充满电的时间为6～8h。充电桩能实现计时间、计电度数或计金额充电3种方式。也可以用作市民购电终端。为提高公共充电桩的效率和实用性，今后会增加一桩多充和为电动自行车充电的功能。

(2)充电桩的发展

受新能源汽车的快速发展的影响，充电桩和充电站等配套设施，也迎来了快速发展。2010—2013年，中国充电站保有量从76座快速增长至518座，年复合增长率达89.6%，充电桩数量也从1122个增长至22528个，年复合增长率高达171.8%。充电设施建设是新能源汽车示范推广的关键环节之一，受益于新能源汽车应用的快速增长，我国新能源汽车充电设施行业将面临巨大的发展空间。此前由于电动汽车规模较小，充电设施建设投资巨大，投资短期效益不明显，因此充电设施建设速度较慢。

随着国家对新能源汽车支持的力度越来越大，全国掀起了一轮充电桩基础设施建设的热潮。截至目前，北京、上海、深圳、天津、重庆、杭州、合肥、武汉多地都已提出了充电桩建设规划。

(3)充电桩的充电技术要求和安全要求

充电桩是电动汽车充电站。充电桩一般固定在路边或停车场内，利用专用充电接口，采用传导方式，为具有车载充电机的电动汽车提供交流电能，并具有相应的通信、计费和安全防护功能。通过投币或购买专用的IC卡，为电动汽车充电。

充电桩可分为交流充电桩和直流充电桩两种。交流充电桩是安装在电动汽车外、与交流电网连接，为电动汽车车载充电机提供交流电源的供电装置，同时具备计量计费功能；直流充电桩是固定安装在电动汽车外、与交流电网连接，为电动汽车动力电池提供小功率直流电源的供电装置，直流充电桩具有充电机功能，可以实时监视并控制被充电电池状态，同时，直流充电桩可以对充电电量进行计量。

充电桩的安全要求：

①变电所应设置安全围栏、警示牌、安全信号灯及警铃。

②高压配电室和变压器室门外或变电所安全围栏上应悬挂“止步，高压危险”警示牌。警示牌的标示必须朝向围栏的外侧。

③高压配电装置上应有显著的操作指示说明。设备的搭铁点应有明显可见的标志。

④室内应有明显的“安全通道”或“安全出口”标示牌。

另外，变电所及配电设备的布置设计应便于安装、操作、搬运、检修、试验和监测。

充电桩是新能源汽车补充电能的装置，可安装在公路、停车场、办公楼、小区等场所，根据不同的充电规格为不同类型的新能源汽车充电。充电桩一般提供快充和慢充两种充电方式，人们可以在充电桩人机交互界面上通过刷卡或者扫码的方式选择充电方式、充电时间，充电桩屏幕可显示充电时间、充电量和充电费用等数据。

我们常会听到快充和慢充两个词，快充是通过加大充电电流实现车辆的充电，桩体较大，占用面积大，充电速度很快，需要专人管理，一般安装在公共停车场，适合电动大巴、公交车、出租车使用；慢充桩体较小，安装灵活，通过交流电的方式充电，涓流充电可以更好地保护电池，适合小区或私人电动汽车使用。

充电桩的安装地点分为室内和室外两种，二者有不同的防护等级要求，室内充电桩要达到IP32以上，室外充电桩面临更加恶虐的环境，比如雷电、暴雨等，防护等级最少要达到IP54才能保证人身、车辆和充电桩的安全。

充电桩

作为新能源汽车的核心部件，了解充电桩能够给人们带来更加舒适的用车体验。充电桩的充电方式严格按照安全的充电标准执行，充电器与车辆之间并无直接的点接触，不用担心会出现触电的危险。沐渥推出充电规格3.5kw或7kw可切换的新能源汽车交流充电桩，可以直接驱动3.5kw/7kw充电枪，也可以驱动AC220接触器，由接触器控制充电枪使用；充电模式包含自动充满、按键充电、刷卡充电、定额充电、定时充电、定量充电和预约充电；可定制4G 通讯 / RS485 / 语音播报 / 蓝牙等功能，适用市面上大多数的新能源汽车。

伴随着新能源汽车的普及，充电桩的发展受到许多问题的限制，一是安装难，很多老旧小区没有充电桩配套施工规范，充电桩建设比较难，受到充电容量不足电表箱供电等局限性的制约，同时缺乏充电桩配套设施的统一规划，小区内只能安装少量的充电桩设备，无法满足所有用户的充电需求；二是充电设备并不完善，很多私家车未随车配备充电桩，公共充电桩的利用率也很低，充电难、充电慢等问题影响了充电桩行业发展；三是盈利难，充电桩行业的技术壁垒低，雷同率高，行业盈利空间不断被压缩，行业杂乱的瓶颈状态急需被解决。

新能源汽车将成为未来交通业发展的主流，作为其配套设施的充电桩要和电动汽车发展齐头并进，充电桩的出现为人们带来了方便，同时推进了新能源的发展与应用，具有十分重要的社会效益、生态效益和经济效益。