电动汽车充换电装置发展及应用

电动汽车充换电装置发展及应用

聂彤云1于希军2王玉凯3刘本峰4

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国网山东省电力公司滨州供电公司山东滨州256610

摘要：随着社会经济的快速发展，气候变暖、能源危机成为各国重点解决问题之一。我国作为发展中国家，人口众多的鲜明特点，为有效解决生态失衡问题，“节能减排”、“绿色出行”是我国国策发展的主要方针。电动汽车出行，是缓解交通堵塞、实现绿色出行的有效方法，在城市化建设中被广泛支持。然而，电动汽车充电难的硬件瓶颈，是广大居民的头疼的问题，同时也制约着电动汽车的推广。电动汽车充换电装置为在此需求上应用而生，本将对电动汽车充换电装置做出详细的研究。

关键词：电动汽车；充换电装置；发展方向；应用情况

引言

我国作为电动汽车充换电装置覆盖率最大的国家，目前有两种模式电动汽车充换电装置方案，分别是一步式充换电方案与两步式充换电方案。其中，一步式充换电方案具有两种形式，本体自转式与环形旋转式；而两步式充换电方案拥有传递式与传递旋转式两种形式。本文分别对电动汽车充换电装置两种形式的工作原理做出简要介绍，通过不同装置的功能特点，以及如今我国对电动汽车充换电装置的重视程度，对电动汽车充换电装置的应用情况以及发展趋势做出了分析。

一、电动汽车充换电装置工作原理

1.1一步式充换电装置

一步式充换电方案的本体自转形式，装置的组成结构为装置构架、承载机构、定位机构、抓取机构、输送机构、自转机构等多种机构组成，可以同时换装一块或者多块电池。其工作原理是，系统发出换电信号后，抓取机构自动伸出，按照电动汽车充换电需求，抓取一块或多块“满电池”，将“满电池”从电池架上取出和收回。定位机构指导抓取机构移动到电动车侧面，另一侧抓取机构取下电动车上的“空电池”。自转机构将抓取“满电池”的抓取机构与抓取“空电池”的抓取机构水平调换位置，在定位机构的指导下将“满电池”装入电动车电池箱中，而抓取“空电池”的抓取机构则将抓取的“空电池”放入装置的电池架中，工作原理示意图如下图1所示：

图1一步?本体自转式充换电装置工作示意图

一步式充换电方案的环形旋转式与本体自转式的区别在于，旋转机构不一样，以上本体自传式的旋转机构是自转机构，而环形旋转式的旋转机构是环形行走机构，其他组成机构则完全相同。因此，一步式环形旋转式充换电装置的工作原理，与本体自转式的基本相同，唯一不同的是，该装置控制抓取“满电池”与“空电池”的抓取机构互换位置的旋转机构，是有环形行走机构控制指引的。其工作原理示意图如下图2所示：

1.2两步式充换电装置

两步式充换电装置由电池架侧装置和电动汽车侧装置两部分组成，其工作原理是与一步式方案的大同小异。区别在于，两步传递式充换电装置在运行过程中，抓取“满电池”与“空电池”的抓取机构都将不再旋转，电池的交换，是通过作为中间临时存放区的转运平台实现。电池面板一直朝向原理车辆的方向，电池架侧的装置维持，一般在电池架的外侧。传递旋转式与传递式相比，最明显的差异就是电池面板的朝向完全相反。因此，两步传递旋转式装置在充换电过程中，也是需要水平旋转180°的。

二、电动汽车充换电装置的应用状况

2.1应用现状

由中国电力企业联合会主办的“中国国际电动汽车及充电装置、储能技术展览会”的主办单位统计，我国于2011年已建成投运243座充换电站、13283台交流充电桩。国家电网公司和南方电网公司作为中国电动汽车充换电装置最主要的投资建设企业。国家电网公司将于2015年在中国中东部地区建成骨干智能充换电服务网络，国家电网公司规划建成运行充换电站2351座、充电桩22万个。而如今，我国已超额实现这一愿景，成为全球电动汽车充换电装置覆盖率最大的国家。

图2一步?环形行走充换电装置工作示意图

2.2应用需求

电动汽车充换电装置应用广泛已成为无可争议的事实，而其具有的强烈竞争实力，是因为装置设备符合市场发展规律和行业发展需求。在市场选择和行业要求方面。电动汽车所使用的电池重量一般在250g左右，通过系统模拟人工指令形式，指导各个机构充换电池，解决了人工充换电池的繁琐程序，不仅符合国策“节能减排、绿色出行”的基本发展方针，同时自动化操作，使装置设备降低了人工使用率，降低了人工成本，并且系统智能型指令操作，可靠性强、易操作易维护。在功能需求方面，装置为全自动化型，有智能的模拟人工指令以及高精度的定位功能，将充换电的每一道程序严格监控与调配。尽管装置系统结构复杂，但是自动化、智能型的特点，保证了装置运行的速度与精度。

三、电动汽车充换电装置的发展趋势

3.1发展趋势

电动汽车充换电装置的发展策略是，以高科技技术为基础，以标准化工作原理与操作原则，并模块式和集约化设计装置结构，结合装置设备的使用目标，以体积小、易操作的形象付诸使用。其发展趋势是，首先，应将现代通信技术、高级集成和融合技术，结合控制理论知识，实现同时检测、监控、运营整个充换电站；其次，充换电装置的目标就是去除电动汽车上的“空电池”，换上充换电站的“满电池”，装置设备的操作目标应简单明确，操作不走应精简清晰；最后，采用新型安装与调配技术，使装置的每个机构均以低耗能、高性能模式进行工作。如今，具有高集成度和过功能性、高标准化和高通用性、灵活性和高适应性、高可靠性和高准确性的全自动充换电装置，如集装箱式充换电一体装置、可移动组装式成套换电装置等，成为电动汽车充换电装置的主导装置，成为发展趋势被相关单位重点发展与应用。

3.2发展风险

“节能减排、绿色出行”是我国必然的发展方针，电动汽车充换点装置已然顺应国策发展路线应运而生。但是我国作为发展中国家，对高科技设备、新型技术的研究在不断加深。在电动汽车充换电装置设计方面，新能源技术、电池快充技术、大容量电池技术、无线充电以及微型核等技术被不断研发出来，且许多新型技术已应用于实践之中并取得了一定效果。因此，我国目前所使用的电动汽车充换电装置必将被新型方案所淘汰。然而，有压力才有动力，有竞争才有发展的契机。所以也有我国新型技术的不断研发、实践与完善，电动汽车充换电装置方案才能更受装置设备的设计与制造者的重视，才能将现有的电动汽车充换电装置方案进行优化与完善，并对企业的发展策略及时调整，促进电动汽车充换电装置的推广性质，提高企业的经济效益以及社会地位。

四、结语

电动汽车充换电装置，是设计充换电站，方面电动汽车出行时出现电量不足而又不在家时对电动汽车及时充换电的装置。电动汽车充换电装置不仅“绿色出行”，而且方便出行。其装置的组成机构虽然分类多，但是每个机构工作简单，整个系统的工作也简单且具有较高准确度。如今，国家对“绿色出现、生态环保”的要求越来越高，中央政府也大力支持市民以电动汽车代步，科学技术也将不断完善电动汽车充换电装置，相信我国电动汽车出行率会越来越高，其充换电装置的性能会越来越优越。

参考文献：

[1]张齐东，黄学良，陈中，等.电动汽车电池更换站集群充电控制策略研究[J].电工技术学报，2015-06-25.

[2]汪书苹，高飞，武海澄，等.电动汽车充换电站火灾燃烧模拟试验研究[J].中国安全科学学报，2015-06-15.

[3]王愔，杨文宇，王艳，等.我国纯电动汽车产业化发展制约因素探析[J].未来与发展，2015-08-15.