1、 （3）充电机 充电机完成电池能量的补给。既可以满足应急性整车充电要求，也支持日常地面补充充电。 （4）充电平台 用于摆放卸载下来的电池。内有充电插座、电池管理系统供电、电池管理系统内部网络、与充电机之间的通讯网络等接口。 （5）电池更换库 充满电的电池箱按车辆编组完毕后，放于电池更换库，车辆卸载完毕电池之后，从这里领取电池装车。 （6）维护车间 维护车间包括筛选和维护、充电间以及备用电池库。电池进入维护车间后，首先进行电池的筛选，确定电池的好坏。不能使用的电池进行恰当处理，避免污染环境；可以继续使用的电池进行维护和活化。维护完的电池送充电间充满电后，进行装箱，为编组准备电池。 （7）更换电池
2、区 需要更换电池的车辆进入更换电池区进行电池更换。更换电池区是更换电池的场所。另外，需要应急充电的车辆也停靠在更换电池区，通过充电延长线引到车上，进行补电。3 充电站运作流程 充电站的总体运作原理为：需要更换电池的车辆进站后驶入更换电池区，进行故障诊断，出具故障诊断报告，然后更换上更换电池库的整组电池，最后回停车区。更换下来的电池按有无故障就地分离，故障电池送维护车间，无故障电池送充电区。充电区充满电后就地编组，所缺电池箱到维护车间的备用电池库补齐后按车为单位送更换电池库。车上卸载下来的故障电池到达维护车间后，进行筛选、维护、充电和装箱3。可见充电站的主要工作可以划分为4个部分：更换电池、充电
3、、维护和电池编组。3.1 更换电池 为了更加有效的利用电动车辆，电池日常补充充电采用地面充电的方式。电池电量不足的电动车进站后更换充满的电池。更换电池的过程要求快捷。更换电池流程图参见图2。运营过程中，不需要更换电池的车辆到站后直接停靠停车区；需要更换电池的车辆按如下步骤更换电池： 步骤1：更换请求 为了使得更换更加快捷，需要更换电池的车辆进站之前应向站台提出电池更换请求，以便站台调度安排停车位置、通知电池更换库准备整车更换电池并运至更换电池区、准备卸载设备。 步骤2：车辆进入更换区 已经提出更换请求的车辆进站后，根据调度指令将车开到更换电池区准确位置，准备更换电池。 步骤3：故障诊断 更换电
4、池前，必须仔细翻阅车载监控装置故障记录，检查车辆电池在运营过程中是否故障。如果有故障记录，则记录故障信息（包括故障位置和类型）。然后清除故障记录。 步骤4：更换电池 首先断开整车的高低压供电，然后才能卸载电池。卸载的时候，将故障电池和无故障电池分开摆放。卸载完毕后，将已经准备好的电池装车。 步骤5： 接通整车的高低压供电，再进行一次故障诊断，确保更换完电池之后整车运行正常后将车驶出更换电池区，转到步骤7。如果仍然出现故障，转到步骤6。 步骤6：故障排除 仔细阅读车载监控的故障诊断结果，查找故障原因。 （1）可立即排除的故障。如连接线未接通等可立即排除的故障，立即排除；然后转到第5 步。 （2）
5、属于电池箱内部故障，则通知备用电池库所需电池箱的类型和编号以及车辆位置、记录故障信息（包括故障位置和类型）。收到备用电池库的电池后，返回第4步。 步骤7：更换后处理 对于故障电池箱，将故障电池和故障信息一并送维护车间；无故障的电池箱送充电区充电。3.2 电池充电 充电部分主要是有效完成电池的能量补给。要求既可以满足应急性整车充电要求，也支持日常地面补充充电。3.3 电池维护 维护的主要任务如图5所示，是将运营过程中的故障电池进行维护和挑选。挑选完成后，不能再使用的电池进行妥善处理，能用的电池作必要的维护后充满电，以电池单体的形式送备用电池库。图4 更换电池流程图图5 电池维护运作流程3.4 电
6、池编组 电池编组完成按整车为单位准备出电池。编组完毕的电池（包括电池管理系统以及电池自身完全正常，电池箱编号完毕）可以直接更换到电动车辆上。电池编组在如下几个地方实现： （1） 充电平台 充电机结束后，就地编组，不足的电池箱从备用电池库补齐，利用充电平台诊断电池及其管理系统，确保送往电池更换库的电池和电池管理系统无故障后，送电池更换库。 （2） 电池更换库 备用电池库的电池具有编组能力的时候（备用电池数量较多，达到整车数量），对电池箱进行编组，诊断无故障后，送电池更换库。3.5 整个充电站运作流程图 综合上述四个部分的工作，得到整个充电站运作流程图参见图6。图6 充电站整体运作模式流程图4 结
7、束语 经相关主管部门审批，及多次会议讨论并征求专家及业主意见，该运营方案现已大致敲定，各方面准备工作已进入具体实施阶段。到07年7月为止，50辆电动车中已有7辆在北京通州区试运行，充电机等相关电气设备的样机均以成型，充电站的施工建设预计在07年年底至08年初完成，之后按照此方案投入试运营。作者简介 张维戈 男 北京交通大学电气工程学院副教授 研究方向：电力电子技术，微机测控技术。参考文献 1 吴智强. 基于嵌入式实时操作系统的电动汽车充电站网络监控系统的研究. 北京:北京交通大学,2007 2 王云燕. 电动汽车充电站管理系统. 微机发展,2005,15（11）:57-59 3 王健. 电动汽
8、车充电站信息管理系统的设计与实现. 微计算机信息,2006,22（5）:16-17充电场站建设遇到难题 作者：王健 据深圳市发改委透露，至2012年，深圳将推出2.4万辆新能源汽车，其中公交车4000辆（3000辆混合动力客车、1000辆纯电动公交车）。 据悉，这4000辆新能源客车已基本确定全部由深圳五洲龙负责制造，五洲龙同时还负责代建充电配套设施，并提供相应的宣传、培训及售后服务。这4000辆新能源客车将分别由深圳巴士集团、深圳西部公交和深圳东部公交3家公司运营管理，一部分为旧车更新，另一部分将投放到和深圳新区规划同步建设的新生公交线路中。按规划，届时新能源客车将占到深圳公交车总量的1/3
9、。 4000辆计划分年实施 近年来，国家大力发展新能源汽车产业，新能源客车在试点城市的推广取得了一定的成效。然而，此次深圳放出4000辆的运营目标，还是让业界吃了一惊。对此，深圳市发改委重大项目协调处处长蔡羽告诉商用汽车新闻记者：“作为国家第一批新能源汽车试点城市之一，深圳市十分重视新能源汽车的推广，同时也希望借此大力发展新能源汽车产业。如果不达到一定的量，新能源汽车和充电设施的商业化运营，以及充电设施网络的运作模式就很难得到考验。所以，我们决定2012年底前在深圳投放4000辆新能源客车，达到一定的规模。2009年，深圳3家公交公司已有380辆新能源客车，今年将投放480辆，明年将投放930
10、辆，2012年投放剩余的2210辆。这些车不仅能得到国家补贴，还能得到地方政府补贴，具体数额根据车型差异各不相同。” 深圳五洲龙客车副总经理成建忠表示：“这4000辆新能源客车基本都是五洲龙生产。五洲龙拥有电控系统等新能源客车核心技术自主研发能力和自主知识产权，拥有并联油电混合、混联油电混合、插电式混合等多条技术路线。目前，五洲龙有深圳、重庆、沈阳3个客车生产基地，2009年产量超过2000辆。这4000辆客车将在深圳生产基地制造。深圳厂区的年产能达到5000辆，今后还将建设二期厂房，所以我们在产能和技术方面都充满信心。 充电站场建设遇阻 据了解，目前在深圳已经投入使用的混合动力充电站有6个，
11、到今年底规划再建成25个公交混合动力充电站，可满足近两年投入的860辆混合动力公交车使用，最终达到一车一桩的目标。 可惜进展并不太顺利。5月，深圳大部分混合动力客车由于充电桩不足，充不上电，只能在场站里停着，甚至造成了一些公交线路的运力不足。“目前充电设施建设的最大问题是土地，公交车站的充电桩理所应当建在公交停车场里，可深圳市很多公交停车场都是租的场地，如果造了充电桩，等到租期结束，停车场一旦另觅他处，搬不走的充电桩到时候只能全部报废，一个80千瓦的专用变压器动辄几十万元，这样做就不太现实。”蔡羽向商用汽车新闻记者透露：“充电站建设牵涉到供电、土地、规划、场站、交通、财政等部门。每星期这些部门
12、都开好几次会，就是为了协调充电站建设的各种问题。深圳土地资源紧张，政府部门正积极寻找解决方案，已经有了充电站建设的具体规划，目前正在进行拆迁协调等工作。 除了土地问题之外，充电站建设还存在其他问题。另有一位公交场站的知情人士透露：“先期协议规定，充电站的建设由五洲龙主要负责，政府部门及供电局等相关部门配合。资金由政府承担，五洲龙先行垫付，政府逐步发放。然而，到目前为止，充电站已经建成几个，五洲龙却还没拿到钱，这让五洲龙心里没了底，建设速度也就慢了下来。另外，已建成的充电站由于防雨、排水等配套设施建设不达标，有一些在使用过程中存在问题，有的甚至根本不能通过相关部门的验收。 充电系统 技术规范很重
13、要 由于国家相关技术标准的欠缺，电动汽车的规模化推广受阻。尤其是充电系统技术规范的缺失，使得充电站的建设比车辆运营慢了好几拍。以深圳为例，由于充电站建设慢，深圳数百辆新能源公交车难上路。为解决充电系统技术标准方面的难题，去年年底，由深圳市市场监督管理局和深圳市发改委牵头，组织研究机构、电网、汽车生产企业、充电设备生产企业等组成联合研究团队，开展电动汽车充电系统技术规范的研究和编制工作。 今年3月22日，深圳市电动汽车充电系统技术规范通过专家评审。5月30日，深圳市发改委首次发布了电动汽车充电系统技术规范（以下简称规范）和新能源汽车试点方案，其中规范专门针对国家尚未颁布实施电动车充电设施技术标准
14、这一问题，考虑公共充电设施大规模商用的通用性、安全性。五洲龙客车总工程师邓先泉表示：“没有规范之前，各厂都有各厂的标准，有些车到了其他标准的充电站根本无法充电。这一套规范充分考虑了交通、电网、站场等各方面的因素，为深圳新能源汽车规模化运营的各环节提供了配置标准，是深圳新能源汽车流通的基础。值得注意的是，标准还规定充电站必须配备监控设备，对充电站及车辆状况进行实时记录，并且要求存档，以备今后读取研究之用。相关链接： 深圳市发改委发布的电动汽车充电系统技术规范由电动汽车充电技术通用要求、 电动汽车充电站及充电桩设计规范、电动汽车非车载充电机技术规范、电动汽车车载充电机技术规范、电动汽车充电桩技术规
15、范、电动汽车充电站监控系统技术规范、电动汽车非车载充电机电气接口规范、电动汽车非车载充电机监控单元与电池管理系统通信协议以及电动客车充电系统技术规范共9部分组成。这9部分对电动汽车充电系统所涉及的充电站及其监控系统、充电装置（包括充电机、充电桩）及其接口等内容进行了详细的规定，形成了较为完善的标准体系，具有较强的科学性和可操作性，可以满足深圳市电动汽车充电设施建设的需求。 电动汽车充电系统技术规范提到，充电站基本构成包括充电机、监控系统、安全防护设施和其他配套设施等。城市电动公共汽车充电站应符合 电动汽车充电站及充电桩设计规范要求，充电站站址的选择，应符合深圳市供电部门电力系统电网规划要求，并
16、与深圳市供电部门的中低配电网规划、建设与改造密切配合，与深圳交通部门的公交场站规划、建设与改造相结合，满足电力系统对电力平衡、供电可靠性、电能质量、自动化等方面的要求，同时满足深圳市交通网络建设的要求。充电站应设置在公共汽车枢纽站、首末站或综合车场内。充电站应采用合理的通信方式（包括通信协议、组网方式等）。对于具有5辆以上电动汽车充电能力的充电站，应建立充电站全站监控系统，对充电机的充电过程、供配电系统电源和站内图像监控等实施全面监控。电动汽车充电站布局规划浅析摘要:电动汽车充电站是发展电动汽车所必须的重要配套基础设施,对电动汽车的充电需求进行了分析,提出了发展电动汽车对充电技术的要求,分析了
17、影响电动汽车充电站规划的几方面因素,并对其布局规划提出了原则性建议。建设电动汽车充电站是电动汽车产业推广的前提和基石,在拓展电力市场需求的同时,完善高效的能源供给网络是电动汽车广泛应用的必要条件之一。电动汽车的充电系统是发展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。充电站的建设需要根据电动汽车的充电需求,结合电动汽车充电模式进行相应的规划和设计1 我国充电站建设现状2007 年12 月14 日, 国家发改委新修订的产业结构调整指导目录,在原有鼓励建设燃气汽车加气站工程的基础上,首次提出鼓励建设新能源汽车充电站工程,为电动汽车产业化提供了现实依据。在2008 年8月
18、初“首届绿色能源汽车发展高峰论坛”上,科技部计划通过连续3年,在国内10 个以上有条件的大城市,进行千辆新能源汽车的试验,开展千辆级混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车以及能源供应基础设施的大规模示范。2007 年6月,国家电网公司在国家电网公司“十一五”节能减排综合性工作方案中就规划在北京、上海等试点省市开展公交车、出租车、工程抢险车、垃圾清运车等电动化改造、试点运营和建设充电站等工作。预计到“十一五”末,国家电网公司经营区域内电动公交车运行将达到420 条线路、4 200 辆车,电动出租车达到535 辆。国家电网筹建的首批“示范”电动汽车充电站,服务对象不仅仅是纯电动公交车,还包括未来商
19、业化前景更大的纯电动轿车。一旦国家电网公司正式启动电动汽车充电站全国网络的建设,势必会极大地推动我国电动汽车行业的发展。目前,我国有不少城市和地区已经开始电动汽车充电站建设,但还没有形成一套成熟的布局规划体系,更没有形成充电站的规模建设。随着电动汽车的不断发展进步,充电站的规划和建设将步入规模化、网络化时代,进行充电站布局研究2 影响电动汽车充电站布局的因素2. 1 电动汽车充电量的总体需求电动汽车充电量的总体需求是影响充电站布局的关键因素。只有充电量达到一定规模之后, 充电站才可能实现经济地大规模布点。电动汽车充电量与电动汽车保有量及车辆的日均行驶里程、单位里程能耗水平等相关。以上海市为例,
20、据预测,到2020 年电动汽车年电力需求乐观预测将达到73. 7 亿kW h, 这将要求电动汽车充电站具有相当规模才能满足车辆的充电需要。2. 2 电动汽车运行模式在不同的运行模式下,电动汽车对其续驶能力和充电时间要求也不同,从而影响着充电的方式和电能的消耗,充电站建设方式和功率需求也将受到直接影响。根据不同的用户类型,电动汽车可以分为以下几类:（1） 示范区用车。如果为示范运行配备的车辆数有限,则为了提高车辆运营效率,建议采用更换电池组的方式,但是这就需要增加电池组的投资;如果配备的车辆能够满足运营要求,建议采用整车充电方式,这样就可以降低电池组的投资,减少电池更换操作造成的工作量。鉴于示范
21、区用车数量少,运行范围相对集中,可以在示范区内建立集中的大型充电站（电池更换点） ,实现规模化运作。（2） 集团车队。建议采用整车充电方式。这是由于他们的行驶里程和路径可预估,可充分利用夜间停运时段进行充电,满足下一次的行驶里程需要。集团车队一般可充分利用集团的固定停车场建立充电站,主要利用夜间谷电充电。（3） 社会车辆。根据车辆运营的目的采取适合的方式。比如,出租车和载客大巴车,需要及时快速补充电能,尽量增加运营时间,获得更大的经济效益,建议在始发站点建立专用充电站或电池更换点,提高运营效率;用于上下班的私家车,停放时间和位置相对确定,可充分利用停靠的时间进行充电,因此,可以依托停车场所,建
22、立简易充电设施提供充电服务,这样,不用兴建大规模的集中充电站,可以大大降低成本。（4） 微型车辆。根据个体实际情况决定采用整车充电方式或电池组更换方式的充电方式。这类电池的容量较小,充电时间不会太长,电池的成本较低,补充电能的方式只要方便使用者即可。对于充电站而言,车辆进入充电站的运行机制也会影响着充电站功率需求。车辆进入充电队列时间越集中,充电站电力负荷将越大,充电站功率需求将越大。这里特别要提及的是,电动车应充分利用电网谷电阶段进行充电,对车辆所有者而言,最大限度降低运行成本,而电网公司则可借此调节电网的峰谷差。2. 3 电动汽车能源供给方式对于能源供给方式的选择,现今普遍存在整车充电系统
23、（包括常规充电、快速充电两种模式） 和地面充电系统两种模式。（1） 整车充电系统:常规充电蓄电池在放电终止后,应立即充电（在特殊情况下也不应超过24 h） ,充电电流相当低,大小约为15 A , 这种充电方式称为常规充电（普通充电） 。常规蓄电池的充电方法都采用小电流的恒压或恒流充电,一般充电时间为58 h, 甚至长达10 至20 多h。常规充电模式的优点为:1） 尽管充电时间较长,但所用功率和电流的额定值并不关键,因此充电器和安装成本比较低;2） 可充分利用电力低谷时段进行充电,降低充电成本;3） 可提高充电效率和延长电池的使用寿命。常规充电模式的主要缺点为充电时间过长, 当车辆有紧急运行需
24、求时难以满足。（2） 整车充电系统:快速充电常规蓄电池的充电方法一般时间较长,给实际使用带来许多不便。为了缩短蓄电池达到满充状态的时间,同时,尽量降低蓄电池正负极板的极化,以提高蓄电池使用效率,国内外一直都在不断地研究和开发快速充电方法和技术。快速充电电池的出现,为纯电动汽车的商业化提供了技术支持。快速充电又称应急充电,是以较大电流短时间在电动汽车停车的20 m in2 h, 为其提供短时充电服务,一般充电电流为150400 A 。快速充电模式的优点为:1） 充电时间短;2） 充电电池寿命长（可充电2 000 次以上） ;3） 没有记忆性,可以大容量充电及放电,在几分钟内就可充电至70% 80
25、%;4） 由于充电在短时间内（约为1015 min） 就能使电池储电量达到80% 90% , 与加油时间相仿,因此,建设相应充电站时可不配备大面积停车场。但是,相对常规充电模式,快速充电也存在一定的缺点:1） 充电器充电效率较低,且相应的工作和安装成本较高;2） 由于采用快速充电,充电电流大,这就对充电技术方法以及充电的安全性提出了更高的要求,同时计量收费设计也需特别考虑。（3） 地面充电系统又称机械充电,通过电池租赁方式,直接更换电动汽车的电池组。蓄电池更换站为续驶里程长而又没能及时充电的客户提供更换蓄电池的服务,对卸载下的电池采用地面充电系统进行补充里程适中,满足车辆技术、经济和运营的需要
26、。在实际的运行中,以一定的实际放电深度为基准,能满足下一个往返需求的,则继续行驶;电池容量不能满足要求而时间允许的,可进行快速充电;时间紧的,可进行电池快速更换。但这种综合运行方案在电池剩余能量测量技术不成熟的情况下,必须建立每辆车的行驶档案,以便估计车载电池的剩余电量情况。而多种方案相结合,对于运营的组织和管理也将带来一定的难度。2. 4 动力电池特性不同种类动力电池具有不同的充电特性,最佳充电率在0. 22. 0 C 之间。电池系统额定电压相同的情况下,最高充电电压由于电池种类、结构型式上的区别也体现出一定的差别。充电电流越大、充电电压越高,单车充电功率需求越大,导致充电站容量需求越大。对
27、于不同种类的电池,充电方法及充电控制充电。这种模式下,备用电池组存储空间及如何真正实现电池快速更换是问题考虑的关键。由于电池组重量较大,更换电池的专业化要求较强,更换站需配备专业人员借助专业机械来快速完成电池的更换、充电和维护。采用这种模式,具有如下优点:1） 电动汽车用户可租用充满电的蓄电池,更换已经耗尽的蓄电池,有利于提高车辆使用效率, 也提高了用户使用的方便性和快捷性;2） 对更换下来的蓄电池可以利用低谷时段进行充电,降低了充电成本,提高了车辆运行经济性;3） 从另一个方面看,解决了充电时间乃至蓄存电荷量、电池质量、续驶里程长及价格等难题;4） 由于电池的更换、充电和维护工作由专业人员完
28、成,可以及时发现电池组中单电池的问题, 进行维修工作,对于电池的维护工作将具有积极意义,电池组放电深度的降低也将有利于提高电池的寿命。这种模式面临的最大障碍不是技术上的,而是管理上的,要解决的几个主要问题是:电池与电动汽车的标准化;电动汽车的设计改进、充电站的建设和管理,以及电池的流通管理等。以上3种充电模式各有自身的特点和适用范围。在实际应用中,可以将上述三种方法进行有机结合,以达到每天的行驶要求,即设计车辆续驶策略也不同。应根据其电池特性不同采用不同的充电方法,如恒流法、恒压法、恒流限压法及特定曲线法等。电池组充电控制的策略,无论侧重于电池安全,还是保证最佳续驶里程,或是两者间折中,确定的
29、充电参数都存在一定差异。2. 5 充电时间不同运行模式的电动汽车对充电时间提出了不同的要求,而充电时间的不同需要不同的充电方式来满足。在对充电时间要求不高的情况下, 可在停运时间利用电力低谷进行常规充电,延长车辆的续驶里程,如夜间停止运行的公交车辆、公务车、特种车辆或社会车辆等;在充电时间较为紧迫的情况下,需要采用快速充电或电池组快速更换及时实现电能补充,如出租车和在线路上运行的公务车或社会车辆等。2. 6 充电场所及其他环境条件动力电池充放电工作效率受充电场所及环境条件的影响,尤其是受环境温度的影响。在常温下,电池充电接受能力较强,随着环境温度的降低,其充电接受能力逐渐降低。低温时电池放电效率降低,在同样的运行机制和行驶里程下,车辆能耗高、电池放电深度大。同样,在低温下动力电池充电
