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1、电动车充电站规划及运营模式方案1 引言面临能源和环境的巨大压力，人们在不断地寻求清洁的代用燃料，以改善日益恶化的交通排放现状，电动汽车逐渐成为各国政府和汽车制造商关注的焦点。在国内，电动汽车充电的技术和设备也在不断的发展，取得了很大的成就1。奥运临近，我国在奥运工程建设中始终把可持续发展理念放在首位，减少能源和资源消耗，争取把 2008 年北京奥运会办成真正的绿色奥运会。为此，由北京市科委立项，北京市公交总公司作为业主，投入 50 辆纯电动公交车，并配套建设一个地面充电站，为奥运场馆及相关设施服务。2 充电站地点及整体结构经业主及相关主管部门多次讨论研究，充电站地点及结构已确定，位置的选择参见
2、图 1。电动汽车电池的充电采用集中充电和应急充电相接合的充电模式。大规模的充电设施不需要安置在空间比较紧张的奥运村中心区，而只预留两台应急充电机，这样既可以减小安全隐患，也可以降低建设成本。集中充电区建设在离奥运中心区比较合适的距离外（如 10km 远），车辆到集中充电区更换电池，同时集中充电区配备适当的电池维护设备2。应急充电区建设在奥运中心区，建造两台充电机，便于车辆运行中应急情况下的补充充电，也具有一定的显示度。充电站地点最终选择在熊猫环岛附近。图 1 充电站位置图 2 充电站 3 维效果图充电站的主体是一封闭式充电间，如图 3 所示，充电间的主要部分及功能如下：图 3 充电站平面剖视图
3、(1) 配电站充电站的配电站包括高压配电和照明及其它用电配电两部分。前者将 10KV供电电网通过变压器等设备供给充电机充电；后者用于满足照明、控制设备的供电。配电站配备计量设备，计量输入电量。(2)监控室监控室用于监控充电机的运行情况、数据库管理、报表打印等。(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
4、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
5、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、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
6、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：故障诊断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
7、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）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）。然后清除故障记录。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
8、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)
9、 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
10、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,20072 王云燕. 电动汽车充电站管理系统. 微机发展,2005,15(11):57-593 王健. 电动汽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
11、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。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
12、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 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
13、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，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
14、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，
15、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
16、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
