项目四 电动汽车充换电站的构成与功能
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项目四 电动汽车充换电站的构成与功能
（一）充换电站建设的总体技术方案
在高速公路建设电动汽车充换电站与在城市区域、普通道路建设 充换电站存在较大的差异，要立足实际，在高速公路充换电站建设过 程中实践出一套适合高速公路建设电动汽车充换电站的典型技术方案 ，既充分考虑电动汽车充电设施建设的便捷性，又满足充换电站功能 完善性的要求。 电动汽车充电模式可分为交流充电、直流充电和电池更换等三种 模式。为方便、快捷的使用电动汽车，高速公路电动汽车充换电站选 择电池更换模式。电池更换模式可使动力电池在较短的时间得到更换 ，可满足用户使用电动汽车像使用燃油汽车一样的续航里程和便捷性 的要求。
谢谢！
5.充电数据发布模块
为把充电站管理纳入 到国家电网进行统一管理 和规划，相较于现有的充 电交易管理只支持本地存 储和管理，同时增加远程 接入国家电网电动汽车网 络运营系统标准接口；数 据以“链路层为客户端， 应用层为服务端”的方式 发布，即充电站数据管理 系统主动连接中心运营监 控系统；连接建立后，响 应来自中心运营监控系统 的请求，并主动上传变化 数据和充电记录。
（二）充换电站的组成部分
（二）充换电站的组成部分
高速公路电动汽车充换电站相对于集中充电站来说占地面积小， 规模小，其主要由充换电系统、配电系统、监控系统及配套设施等四 组成部分，如图4-2 所示。
图 4-2 高速公路电动汽车充换电站的组成部分
1.充换电系统
充换电系统是电动汽车充换电站的最重要组成部分。一座高速公 路充换电站配置3 台移动充电仓和3 台电池转运仓，能同时满足60 组 电池充电和储存的要求。此外配置电池转运小车1 辆和便携式电池绝 缘检测仪设备1 套。每台移动充电仓配置20 组的充电机，通过专用充 电连接器及充电线连接电池转运仓，给电池转运仓内的电池安全、自 动地充电。具有环境控制、通信监测等功能，具备包括电网输入低压 保护、电池反接保护、电池电压低压保护、电池电压过压保护、充电 模块过温保护等功能，确保充电过程应对电池不造成伤害。
图 4-3
电动公交充电站管理系统结构图
1.充电设备管理模块
现有的充电设备管理只针对充电卡信息进行管理，以便充电交费的 统计；由于电动公交车充电站充电设备采用高电压、大电流的直流充 电方式，对设备进行有效的管理是充电站可靠运行的保证。
2.充电交易管理模块
相较于充电交易记录的存储，充电交易管理更注重对充电交易差 异性数据的管理。
（三）高速公路充换电站的运营模式
（三）高速公路充换电站的运营模式
高速公路电动汽车充换电站建成后，需要建立相适应的运营模式 。尽管目前电动汽车产业发展迅速，但电动汽车的普及还有待时日。 现阶段高速公路充换电业务需求量不大，要建立适合实际的高速公路 电动汽车充换电站的运营模式。充分利用高速公路服务区的现有资源 ，委托服务区对充换电站进行管理，对服务区相关人员进行专业培训 后开展充换电业务。
3.充电站监控模块
电动公交车充电站完成充电的主体为公交车司机；传统意义上的 充电监测通过对能体现充电机状态的数据进行监控，比较单一，值班 人员必须在现场才能看到电动公交车司机充电过程，而如果同时多辆 车在进行充电，值班人员就有点“顾此失彼”。
本模块结合网络技术、视频技术、通信技术实现对电动汽车运行 状况远程监视功能；通过实际的项目实施更加直观的了解客车的充电 情况。
3.监控系统
电动汽车充换电站监控系统由监控主站、充电监控、配电监控和安防
监控等系统组成。其功能为监控充换电站的运行管理，通过接口与运 营管理系统实现数据交换，为充换电站安全、可靠和经济运行提供技 术手段。
4.配套设施 配套设施主要包括值班监控房、钢结构棚及相关土建部分。值班监控
房采用钢材质的成品房，可整体吊装、整体移动，便于拆卸，外观简 约大方，内部结构合理，分隔成值班室、监控机房和电池检修室等， 既解决高速公路电动汽车充换电站用地紧张的限制，又加快了充换电 站的建设速度。
。高速公路电动汽车充换电站选址一般位于高速公路的服务区内，一
个服务区双向各建一座充换电站。每座充换电站占地面积在300 平方 米以内，可分为充换电区、值班室、监控机房和停车位等区域，采用 10kV 电压等级供电。
图 4-1 高速公路电动汽车充换电站布局示意图
按此典型技术方案实施高速公路充换电站建设，经某一供电公司 的实践，在物资供应充足的前提下一般在40天左右完成一座站的建设 。目前该供电公司已顺利完成相关服务区等4 个高速公路服务区8 座 充换电站的建设任务。
（四）电动公共汽车充电站的运营模式
（四）电动公共汽车充电站的运营模式
据有关统计，我国每辆公交车日行驶里程220～280 km，消耗燃油 90～120 L，相当于30 辆私家车的油耗和排放；从管理方面，由于公交 车集中管理、统一调配，有着固定的运营模式，能够为充电站建设和管 理提供合理的数据支持，因此更有利于推动电动公交车的发展。
图 4-5
数据传输流程图
6.其他功能模块
充电报警管理模块: 主要包括充电过流、过压以及过温告警，系统 通过结合GPRS /GSM 无线通信技术实现对充电站管理人员的远程通 知。通过对电动汽车充电过程数据进行实时监测，对过程中产生的过 流、过压及过温事件进行告警，并可以配置以文件方式、短信方式和 声音方式来提示用户；用户可通过时间和充电桩号单个或组合条件查 询相应的报警信息，并对查询结果进行打印。
图 4-4
充电站监控网络图
4.BMS 数据分析管理模块
电动汽车的动力来源是由成组的电池构成。目前，国内外电动车 基本采用锂离子电池。锂电池具有安全可靠、工作电压高、无记忆效 应等优点，但因其能量密度仍较低，造成电动车单次充电续驶里程较 短，且电池成组循环寿命低。另外，单体电池使用过程中的环境差异 ，会加大单体电池间的性能差异，导致性能较差的电池加剧恶化，使 电池组的循环寿命相对单体电池大大缩短。
①电动汽车成为智能电网的一部分
电动汽车与智能电网的融合（Vehicle to Grid,V2G） 最近得到美 国、德国的重视。
②电动汽车成为物联网的重要组成部分
源自文库
物联网的定义是：通过射频识别 (RFID)、红外感应器、全球定位 系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互 联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟 踪、监控和管理的一种网络；
图 4-6 小区点下停车场中的电动汽车充换电设施
随着超级电容、超级充电桩等设备数量的增多和其性能的不断提 高，电动汽车将迎来一个高速的发展过程，尤其是电动汽车与智能电 网的融合技术、电动汽车与物联网融合技术，一旦这些前瞻性技术成 熟，必将为电动汽车在电网调度的控制下实现有序充电提供可能，以 减小对电网的冲击。
2.配电系统 高速公路电动汽车充换电站配电系统包括变压器、配电箱、谐波治理
设备、电缆和架空线等。充换电站采用10kV 单电源供电，通过配电 变压器降压提供 0.4kV 电源，分配给充换电系统及站内监控、照明等 设备用电。根据充换电站用电设备的负荷测算，宜配置 250 kVA 或 315 kVA 容量的变压器。结合现场实际情况，配电系统主设备可选用 箱式变压器或杆上变压器与配电箱的组合。其中箱式变压器指由10kV 开关设备、变压器、低压开关设备、电能计量装置、无功补偿设备、 辅助设备和联结件等元件组成的成套配电设备。
（五）小区电动汽车充换电设施的运营模式
（五）小区电动汽车充换电设施的运营模式
除了智能用电小区以外，在其它普通小区当中，电动汽车充换电设施的 引入并不是必须的项目。因此在新建普通小区当中，能否进行电动汽车充换 电设施的引入，主要取决于开发商的态度。在小区地下停车场中引入电动汽 车充换电设施，需要进行强电设施和弱电设施控制系统，通过这两部分进行 汽车充电和远程通信管理。大多数的开发商在设计和开发新小区的时候，并 不会有意识的给电动汽车充换电设施预留建设位置。
（一）充换电站建设的总体技术方案
在高速公路建设电动汽车充换电站与在城市区域、普通道路建设 充换电站存在较大的差异，要立足实际，在高速公路充换电站建设过 程中实践出一套适合高速公路建设电动汽车充换电站的典型技术方案 ，既充分考虑电动汽车充电设施建设的便捷性，又满足充换电站功能 完善性的要求。 电动汽车充电模式可分为交流充电、直流充电和电池更换等三种 模式。为方便、快捷的使用电动汽车，高速公路电动汽车充换电站选 择电池更换模式。电池更换模式可使动力电池在较短的时间得到更换 ，可满足用户使用电动汽车像使用燃油汽车一样的续航里程和便捷性 的要求。
谢谢！
5.充电数据发布模块
为把充电站管理纳入 到国家电网进行统一管理 和规划，相较于现有的充 电交易管理只支持本地存 储和管理，同时增加远程 接入国家电网电动汽车网 络运营系统标准接口；数 据以“链路层为客户端， 应用层为服务端”的方式 发布，即充电站数据管理 系统主动连接中心运营监 控系统；连接建立后，响 应来自中心运营监控系统 的请求，并主动上传变化 数据和充电记录。
（二）充换电站的组成部分
（二）充换电站的组成部分
高速公路电动汽车充换电站相对于集中充电站来说占地面积小， 规模小，其主要由充换电系统、配电系统、监控系统及配套设施等四 组成部分，如图4-2 所示。
图 4-2 高速公路电动汽车充换电站的组成部分
1.充换电系统
充换电系统是电动汽车充换电站的最重要组成部分。一座高速公 路充换电站配置3 台移动充电仓和3 台电池转运仓，能同时满足60 组 电池充电和储存的要求。此外配置电池转运小车1 辆和便携式电池绝 缘检测仪设备1 套。每台移动充电仓配置20 组的充电机，通过专用充 电连接器及充电线连接电池转运仓，给电池转运仓内的电池安全、自 动地充电。具有环境控制、通信监测等功能，具备包括电网输入低压 保护、电池反接保护、电池电压低压保护、电池电压过压保护、充电 模块过温保护等功能，确保充电过程应对电池不造成伤害。
图 4-3
电动公交充电站管理系统结构图
1.充电设备管理模块
现有的充电设备管理只针对充电卡信息进行管理，以便充电交费的 统计；由于电动公交车充电站充电设备采用高电压、大电流的直流充 电方式，对设备进行有效的管理是充电站可靠运行的保证。
2.充电交易管理模块
相较于充电交易记录的存储，充电交易管理更注重对充电交易差 异性数据的管理。
（三）高速公路充换电站的运营模式
（三）高速公路充换电站的运营模式
高速公路电动汽车充换电站建成后，需要建立相适应的运营模式 。尽管目前电动汽车产业发展迅速，但电动汽车的普及还有待时日。 现阶段高速公路充换电业务需求量不大，要建立适合实际的高速公路 电动汽车充换电站的运营模式。充分利用高速公路服务区的现有资源 ，委托服务区对充换电站进行管理，对服务区相关人员进行专业培训 后开展充换电业务。
3.充电站监控模块
电动公交车充电站完成充电的主体为公交车司机；传统意义上的 充电监测通过对能体现充电机状态的数据进行监控，比较单一，值班 人员必须在现场才能看到电动公交车司机充电过程，而如果同时多辆 车在进行充电，值班人员就有点“顾此失彼”。
本模块结合网络技术、视频技术、通信技术实现对电动汽车运行 状况远程监视功能；通过实际的项目实施更加直观的了解客车的充电 情况。
3.监控系统
电动汽车充换电站监控系统由监控主站、充电监控、配电监控和安防
监控等系统组成。其功能为监控充换电站的运行管理，通过接口与运 营管理系统实现数据交换，为充换电站安全、可靠和经济运行提供技 术手段。
4.配套设施 配套设施主要包括值班监控房、钢结构棚及相关土建部分。值班监控
房采用钢材质的成品房，可整体吊装、整体移动，便于拆卸，外观简 约大方，内部结构合理，分隔成值班室、监控机房和电池检修室等， 既解决高速公路电动汽车充换电站用地紧张的限制，又加快了充换电 站的建设速度。
。高速公路电动汽车充换电站选址一般位于高速公路的服务区内，一
个服务区双向各建一座充换电站。每座充换电站占地面积在300 平方 米以内，可分为充换电区、值班室、监控机房和停车位等区域，采用 10kV 电压等级供电。
图 4-1 高速公路电动汽车充换电站布局示意图
按此典型技术方案实施高速公路充换电站建设，经某一供电公司 的实践，在物资供应充足的前提下一般在40天左右完成一座站的建设 。目前该供电公司已顺利完成相关服务区等4 个高速公路服务区8 座 充换电站的建设任务。
（四）电动公共汽车充电站的运营模式
（四）电动公共汽车充电站的运营模式
据有关统计，我国每辆公交车日行驶里程220～280 km，消耗燃油 90～120 L，相当于30 辆私家车的油耗和排放；从管理方面，由于公交 车集中管理、统一调配，有着固定的运营模式，能够为充电站建设和管 理提供合理的数据支持，因此更有利于推动电动公交车的发展。
图 4-5
数据传输流程图
6.其他功能模块
充电报警管理模块: 主要包括充电过流、过压以及过温告警，系统 通过结合GPRS /GSM 无线通信技术实现对充电站管理人员的远程通 知。通过对电动汽车充电过程数据进行实时监测，对过程中产生的过 流、过压及过温事件进行告警，并可以配置以文件方式、短信方式和 声音方式来提示用户；用户可通过时间和充电桩号单个或组合条件查 询相应的报警信息，并对查询结果进行打印。
图 4-4
充电站监控网络图
4.BMS 数据分析管理模块
电动汽车的动力来源是由成组的电池构成。目前，国内外电动车 基本采用锂离子电池。锂电池具有安全可靠、工作电压高、无记忆效 应等优点，但因其能量密度仍较低，造成电动车单次充电续驶里程较 短，且电池成组循环寿命低。另外，单体电池使用过程中的环境差异 ，会加大单体电池间的性能差异，导致性能较差的电池加剧恶化，使 电池组的循环寿命相对单体电池大大缩短。
①电动汽车成为智能电网的一部分
电动汽车与智能电网的融合（Vehicle to Grid,V2G） 最近得到美 国、德国的重视。
②电动汽车成为物联网的重要组成部分
源自文库
物联网的定义是：通过射频识别 (RFID)、红外感应器、全球定位 系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互 联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟 踪、监控和管理的一种网络；
图 4-6 小区点下停车场中的电动汽车充换电设施
随着超级电容、超级充电桩等设备数量的增多和其性能的不断提 高，电动汽车将迎来一个高速的发展过程，尤其是电动汽车与智能电 网的融合技术、电动汽车与物联网融合技术，一旦这些前瞻性技术成 熟，必将为电动汽车在电网调度的控制下实现有序充电提供可能，以 减小对电网的冲击。
2.配电系统 高速公路电动汽车充换电站配电系统包括变压器、配电箱、谐波治理
设备、电缆和架空线等。充换电站采用10kV 单电源供电，通过配电 变压器降压提供 0.4kV 电源，分配给充换电系统及站内监控、照明等 设备用电。根据充换电站用电设备的负荷测算，宜配置 250 kVA 或 315 kVA 容量的变压器。结合现场实际情况，配电系统主设备可选用 箱式变压器或杆上变压器与配电箱的组合。其中箱式变压器指由10kV 开关设备、变压器、低压开关设备、电能计量装置、无功补偿设备、 辅助设备和联结件等元件组成的成套配电设备。
（五）小区电动汽车充换电设施的运营模式
（五）小区电动汽车充换电设施的运营模式
除了智能用电小区以外，在其它普通小区当中，电动汽车充换电设施的 引入并不是必须的项目。因此在新建普通小区当中，能否进行电动汽车充换 电设施的引入，主要取决于开发商的态度。在小区地下停车场中引入电动汽 车充换电设施，需要进行强电设施和弱电设施控制系统，通过这两部分进行 汽车充电和远程通信管理。大多数的开发商在设计和开发新小区的时候，并 不会有意识的给电动汽车充换电设施预留建设位置。