电动汽车充电桩相关技术问题分析

电动汽车充电桩相关技术问题分析

贾海洁郭臻

(国家电网河北省电力有限公司邢台供电分公司河北邢台054000)

摘要：鉴于不断攀升的石油价格，以及大气污染物所引发的一系列环保问题，电动汽车、混动汽车等新能源汽车再次吸引了各方各界的关注。自中国电动汽车重大专项实施以来，纯电动、混动以及燃料电池汽车的动力系统集成、动力总成关键零部件、整车集成等多方面均取得了重要技术突破。同时，在技术标准搭建、专利战略等方面也取得了良好效果，为新能源汽车产业奠定了良好的自主知识产权基础。

关键词：电动汽车；充电桩；技术问题

引言

在我国现代社会的发展中，提倡使用新能源战略的策略，电动汽车行业也成了系能源发展的主要行业之一，但是电动汽车发展的过程当中，电动汽车的充电桩技术和建设是一种必然的趋势，凭借现代社会的电气工程自动化，结合当今时代的科技技术，解决电动汽车充电桩各方面的问题，设计科学合理的电动汽车充电桩设计方案，推动我国的新型电动汽车行业的发展，实现低碳节能的生活方式。

1充电桩技术的概述

1.1充电桩技术的概念

充电桩就是如同加油站里的加油机器一样，为汽车提供续航功能，充电桩可以直接固定在地面或是墙壁上，大多以小区或是办公停车场为安装地点，根据不同型号的车选择不同等级的电压给汽车充电。充电桩的一端连接着交流电网，另一端有着不同型号的充电插头，分为快速充电和普通充电两种充电方式，使用汽车的居民们可以自行选择充电方式，其充电技术是使用特定的充电卡进行充电的，居民自行选择充电时间并根据充电数进行扣费，充电桩上有一个显示屏，屏幕上能够显示充电电量、充电费用以及充电的时间等相关数据，以便人们可以自行监控。充电桩是一个计时、计电、计金额的终端，为了完善充电桩技术，我国正在努力实现一个充电桩能够充多个电动汽车的愿望。

1.2充电桩技术的原理

在19世纪初我国出现了第一辆电动汽车，那时就已经可以使用蓄电池作为电动汽车的动力源泉，对于电动汽车来说，蓄电池是必不可少的一部分。蓄电池的功能就是将电网中的电能转变成电动汽车内蓄电池的电能，不论是车载蓄电池还是非车载蓄电池，都是同样的原理。

2充电桩、充电站的发展现状及问题应对方案

类似加油站，充电站同样需要让使用者感受到方便、快捷的使用体验。所以这对充电桩技术的要求、充电站的选址提出了很高的要求。现如今充电桩、充电站的发展主要存在三个方面的问题。

2.1安全问题

用于新能源汽车充电的电压主要为220V、380V，远远超过人体安全电压的范围，同时，电流的热效应带来的安全隐患同样不可忽视。本着安全第一的原则，充电桩的安全必须纳入首要的考虑内容中。以下是几种应对方案：

1）请勿将易燃、易爆或化学物品、可燃性材料等危险品靠近充电桩放置。

2）充电枪头应保持干燥清洁。若充电枪头脏污时，应使用干布擦拭，禁止在带电情况下触摸充电枪芯。

3）当充电线缆或充电枪存在破裂、线路裸露等缺陷时，严禁使用充电桩。若有发现此类缺陷，应及时联系工作人员维修。

4）严禁私自维修、拆卸、改造充电桩，若有相关需求，应联系工作人员。

5）在充电过程中，不能拔卸枪头。应确保充电过程中的人身和车辆安全。

2.2时间问题

有研究表明，66%的消费者认为新能源汽车不如普通汽车方便，并且其中63%的人觉得充电阶段的问题是首要原因。这些影响消费者决策的问题摆在了科技工作者和政府身上。消费者主要认为的充电阶段时间的问题主要有两个方面：一是寻找充电桩的时间；二是充电的时间。

对于第一个问题：电动汽车充电桩属于电网配用电侧，由于其结构上的特殊性，决定了自动化通信网络的特点为：覆盖面广、被测点多且分散、通信距离短。同时，随着城市的发展，网络拓扑要求具有灵活性和扩展性的结构。因此，在选择充电桩的通信方式时，应考虑如下问题：

1）可靠性———在较强的电磁干扰和噪声干扰、长期的恶劣环境中，通信系统需保持畅通，应具有较高的可靠性。

2）建设及维护费用———在可靠性达到要求的前提下，综合各方面因素，考虑建设以及后续使用过程中维护所需的费用。

3）双向通信———此通信方式可在实现信息量上传的同时，实现控制量的下达。

4）多业务的数据传输速率———以后，终端的业务量将会呈现不断增加的趋势。因此，主站与子站，以及子站与终端之间的通信，对实现多业务数据传输速率的要求也将逐步升高。

5）通信的灵活性、可扩展性———由于充电桩的控制点多、覆盖面广且分散，故应采用标准的通信协议。鉴于“ALLIP”网络技术的发展，以及不断增长的电力运营业务，故需要考虑基于IP的业务承载，同时也要考虑安装调试、运行维护过程中的便利性。对于第二个问题：普通汽车在加油站加油，算上排队，也不过20min左右。而电动汽车则普遍需要1h或是更长时间。充满电续航里程也只有普通汽车的一半还不到。虽然特斯拉建议他的消费者们在这段时间去吃饭或是去咖啡馆，但未免还是会减少人们购买电动车的热情。目前，新型电池、不断更新的充电技术一定会让这个问题得到更好的解决。

2.3通信问题

因充电桩是属于配电网侧的，故其通信方式常常与配电网络的自动化等问题综合考虑。在选择通信方式时，需综合考虑不同区域、不同的实际条件等因素。可见，通信是实现配电网络自动化的重难点。对于电动汽车充电桩，其通信方式主要为无线通信及有线通信两种。其中，无线通信主要是采用移动运营商的移动数据接入业务。而有线通信主要包括：工业串行总线和有线以太网。工业串行总线具有设计简单、数据传输可靠等优点，但其缺陷在于灵活性差、扩展性差、布网复杂、施工成本高、通信容量低。有线以太网同样具有数据传输可靠的优点，相较于工业串行总线，其还具有网络容量大的优点；其缺陷在于灵活性差、扩展性差、布线复杂、施工成本高。

若采用移动运营商的移动数据业务，则需要把充电桩接入移动运营商的移动数据网络，这需要向运营商支付昂贵的费用，且这笔费用将随充电桩数目的增加而越来越多；与此同时，网络的可靠性、数据的安全性都将受限于移动运营商，这有碍于设备的安全可靠运行；此外，因为所接入的移动数据带宽为共享带宽，故当大量设备在局部区域同时接入时，网络的可靠性将下降，用户的平均带宽会恶化。可见，这并不适合充电桩群的大量、密集型接入，不利于大量的数据传输。

3一种新技术———V2G

V2G是Vehicle-to-grid的简称，它描述了这样的一个系统：当插电式混合动力汽车或是纯电动车没有运行的时候，可以将其电池的能量传送到电网；反之，当电动汽车需要充电时，电池可以从电网获取电能。车辆到电网（V2G）技术可以通过电动汽车帮助电网实现电力平衡，它开启了一种新的可能性，即电动汽车车主可以将电池储存的电力出售给供电公司。目前在英国，有21个此类项目正在运行中，旨在充分利用电动汽车的储能功能，在低成本、非高峰时段为电动汽车充电，而后在高峰时期将多余的电力返销给电网，从而产生利润。

结束语

随着能源和环境的挑战越来越严峻，各国纷纷出台相关政策，力求普及推广新能源汽车，全球汽车产业也随之迈进了全新的发展阶段———动力革命。充电桩是插电式混动汽车和电动汽车进行电能补给的重要配套设施。充电桩的布局建设，是影响消费者对新能源汽车接受程度重要因素之一。在充电桩的发展过程中，暴露出来的充电时间、充电安全、充电站选址等方面的问题亟需解决。

参考文献:

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[2]贺春,陈卓,冯瑾涛,银庆伟,李翔.电动汽车充电安全分析与解决方案[J].供用电,2017,34(01):12-18+50.

[3]李洪峰,李红霞,陈志刚,李志超,徐鹏.一种新型电动汽车充电桩技术方案探讨[J].电力系统保护与控制,2017,45(06):142-147.