电动汽车充电站充电设备方案

郑州85路公交电动汽车充电站

充电设备方案

河南龙源许继科技发展股份有限公司

2010-04-02

1

一．项目背景

1.1车辆概况

郑州公交公司建设一条85路纯电动公交线路，起始站设在郑东新区新客站（商都路与东风路交叉口），终点站为郑州火车站。公交车型为宇通纯电动空调客车，车长11.6米，宽2.5米，转弯半径12米。公交线路往返里程为28公里，运营车辆共20辆，每辆车一天最大行驶里程为200公里。

1.2动力电池

宇通电动客车动力电池采用磷酸铁锂锂离子电池，电池额定容量为500Ah ，单只额定电压为3.2V ，最高充电电压为3.6V 。动力电池整组180只，额定功率为288kWh ，电池额定充电电流为0.3C ，循环充放电次数为1000次。动力电池总重3吨，采用分箱安装。

1.3运营概况

表1-1 运营线路

起始站 终点站

单程里程

双向发车 平均速度 运行时间 郑东新客站

火车站 14公里

是

15km/h

1小时

表1-1 运营计划

分类 时段 发车间隔

运营车辆

峰段 6:30-8:30

17:30-19:30 平均6分钟 20辆 谷段

其它时间

平均7～10分钟 12～18辆

二．充电系统建设方案

2.1充电模式选择

该充电站设有两个充电区：站区综合楼前充电区和公交停车场专用充电区，

在站区综合楼前充电区配置交流充电桩，满足带车载充电机的电动汽车加电需求，展示电动汽车充电设施的社会示范效应；在公交停车场专用充电区配置直流充电桩，利用综合楼内的非车载充电机在电动汽车夜间停运时间进行“整车集中充电”的模式，满足85路公交纯电动大巴的加电需求。

2.2充电设备布置

充电站站址在郑东新区商都路与站南路交叉口西南角，站区面积10611m 2，合15.917亩，站区布置如图2-1所示。

图2-1 充电站布置图

充电设备的布置由三部分组成：

1、在站区综合楼前充电区布置10台交流充电桩。

2、在公交停车场专用充电区布置14台直流充电桩。

3、在站区综合楼低压配电室布置13台充电机和1台充放电机。

2

2.3充电设备技术方案

1、交流充电桩

主要功能指标

a)充电桩壳体可提供不锈钢板或冷轧钢板防腐处理及表面喷涂工艺，满足

室外应用环境，防护等级IP54；

b)配置车辆充电连接器，充电接口定义如图2-2所示；

c)充电连接器接口满足AC220V/32A的交流供电能力；

d)配置触摸屏，可设定定电量、定金额、自动等充电方

式，显示充电方式、时间、电量及计费信息；

e)配置急停开关，能快速切断充电桩交流输入电源；

f)配置交流智能电能表，准确度等级为0.5S级，可将

计量信息上传给用电采集终端和充电桩控制器。

g)充电桩控制器获取智能电能表计量信息，可完成充电

计费和充电过程的联动控制；将用户信息、设备状态

信息和交互指令上传给后台监控系统，获取并执行后

台监控系统的控制命令；

h)配置读卡器，支持IC卡预付费方式；充电桩高度可选1.3～1.6米

i)具备充电接口连接状态判断与联锁功能；

j)具备交流输出漏电保护、过流保护及告警功能；

k)满足《国家电网公司电动汽车充电设施建设指导意见》中对交流充电桩技术指标的要求。

图2-2 交流充电桩充电连接器接口定义

3

充电交易流程

图2-3 完备的电动汽车充电刷卡交易流程

4

2、 非车载充电机 充电机方案选择

高频开关整流充电机由三相全桥AC/DC 整流器、DC-DC 变换器（包括高频DC/AC 逆变器、变压器和AC/DC 整流器）、LC 滤波器、PWM 驱动与调节系统、充电控制系统组成，其原理框图如图2-4所示。

直流输出

DC/DC变换器

图2-4 高频开关充电机原理框图

全桥AC/DC 整流器将输入交流电进行整流，得到与交流电不隔离的直流电给后级的DC/DC 变换器，DC/DC 变换器由PWM 驱动与调节系统控制输出与交流侧电气隔离的脉动直流，经LC 滤波获得稳定的直流电压。充电控制系统实现与电能计量表计、电池管理系统、人机交互终端和充电监控系统的通信，完成充电机的充电控制，满足电动汽车动力电池的充电要求。

高频开关整流充电机采用MOSFET 或IGBT 高频开关功率器件实现AC 到DC 的功率转换，易于实现高精度输出电压和电流的控制，满足电动汽车锂离子动力电池高精度安全充电要求。由于采用了PWM 高频控制技术，充电机的效率大大提高，体积也大大缩小，同时可实现模块化设计和多模块并机热备份工作，且多模块自主均流，支持热插拔，系统可靠性高，易于维护，适用于电动汽车高效率及各种输出功率的充电要求。

5

按输入全桥AC/DC 整流器的功率因数校正技术区分，高频开关整流充电机分为无源校正型和有源校正型两种。

A、无源校正型高频开关整流充电机

无源校正型高频开关整流充电机的输入AC/DC整流器采用三相普通二极管整流，经LC滤波校正后提供给后级的DC/DC变换器。其输入功率校正电路是采用无源LC器件，充电机的输入功率因数可以达到0.93以上，但是其谐波电流总畸变率（THD-I）很大，达到25％以上。

无源校正型高频开关整流充电机的输入整流电路简单，技术相对成熟，工作稳定，性价比高，但谐波干扰大，对电网污染严重，在充电站供电系统需要集中安装有源滤及无功补偿装置（APF）。

B、有源校正型高频开关整流充电机

有源校正型高频开关整流充电机的输入AC/DC整流器采用三相PWM整流，经电容滤波后提供给后级的DC/DC变换器。其输入功率校正电路是采用有源可控的开关器件，充电机的输入功率因数可以达到0.99以上，谐波电流总畸变率限制在3％以内，对电网污染很小，在充电站供电系统无需集中安装有源滤波及无功补偿装置，或者只需安装较小容量的有源电力滤波器，节约充电站配电系统设备的投资。

如前所述，充电机的原理拓扑结构有多种，在综合考虑充电机的性能参数的基础上，结合充电站的运行特点，电动汽车非车载充电机的选择应优先考虑采用有源校正型高频充电机。

许继有源校正型高频开关充电模块的技术优势

6