电动汽车充换电技术运营模式调研报告

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1、 73 第四章第四章 电动汽车相关配套产业及技术路线电动汽车相关配套产业及技术路线 调研调研 电动汽车相关配套产业主要包括电动汽车充换电设施的建设、 动力电池回收业务、电动汽车运营模式的建立和电动汽车相关的售后产业等。 4.1 4.1 电动汽车充换电电动汽车充换电技术技术调研调研 电动汽车充换电技术的调研主要包括电动汽车充电技术形式及特点、 国内外充换电设施产业现状调研两个部分。 4.1.1 充电充电技术形式及特点技术形式及特点 本节主要介绍电动汽车充换电站的基本结构及特点、 电动汽车充电模式的分类及比较两个方面，为本节后面的调研提供理论基础。 1 1、充换电站的结构及其特点充换电站的结构及其

2、特点 充换电站的结构及特点主要从充电站、 充电桩的结构特点和换电站的结构特点进行分析。 （1）充电站充电站、充电桩充电桩 图 4-1 电动汽车充电站 74 如图 4-1 所示为电动汽车充电站结构图，充电站主要由行车道、充电区、变配电装置、充电装置、监控装置等组成。公共充电站还包括营业场所。具有电池更换功能的充电站应包括备用电池存储，电池更换的设施及场所。充电站变配电装置由高压开关柜、变压器、低压开关柜等组成。充电站的基本功能应包括供配电、充电、监控、计量和通信，扩展功能包括计费。表 4-1 为充电站结构构成及其功能的描述。 表 4-1 充电站结构构成及其功能 主体结构 构成设备 功能 配电站

3、高压配电和照明 10KV 供电电网，为充电机充电 配电站 其他用电、配电 为照明、控制设备供电 充电机 应急性充电、日常补充充电 充电平台 充电插座、电池管理系统供 电、电池管理系统内部网络、 与充电机间通讯网络等接口 摆放卸载电池 监控室 监控充电机运行、数据库管理等 充电桩作为充电站最基本的组成部分，其应具备以下基本功能： 充电桩可向电动汽车的车载充电机提供交流电能。 充电桩具有交流电能的计量，以及可根据不同时段费率进行计费的功能。 充电桩可根据需要提供计时计费功能。 界面显示：显示提示信息、用户 IC 卡信息、充电相关信息等内容，是充电装置提供给用户和管理员的唯一可视内容。 身份识别：读

4、取 IC 卡内信息，识别用户身份及相关信息。 充电操作：提供操作按钮，用于用户充电操作和管理员管理操作。 与充电机交互：向充电机发送控制指令、开关量信号，控制充电机启动与停止，获取充电机工作状态信息。 费用收取：收取充电费用，进行卡内余额信息的读写操作。 具有本地和远程参数设置功能。可通过管理卡，红外通讯或无线通讯等方式设置相关信息；可通过费率配置卡或手持设备准确设置各种可变动、可调设的参数。 数据管理：管理各项数据，保护数据的完整性、安全性，提供管理员查询、拷贝、删除。 表 4-2 为充电桩的主要结构及功能的描述。 75 表 4-2 充电桩主要结构及功能 结构 功能 计量装置 配置单相交流电

5、能表，对电桩输出电能量进行 计量，具有手动计费功能或计费装置的接口 刷卡装置 IC 卡读卡装置，与充电桩内置交流电能表进 行通讯 人机交互装置 显示各状态下的相关信息，包括运行状态、充 电电量、计费信息等 其他 通讯功能：与上级监控管理系统的通讯接口 （2）换电站换电站 换电站是电动汽车电池更换站。 在换电站， 用户可以用一箱空电池更为一箱充满电的电动汽车电池。换电站主要包括： 电池更换及周转接待处。蓄电池沉重，更换须用半自动小型吊车或吊架装置，可由现有汽车修配厂等处常用的类似设备改装或专门设计批量生产。电池须用专门的(多层)周转车或传送带进出充电库房，用专用机械手进行电池更换。 电池存放的库

6、房。用以存放当日需要更换的电动汽车电池。其安全性成为关键。 工作人员休息和操作监控室及车辆检修站。由于电池的易取放也使充电与修车能很方便地分开同时进行。 配套的电动汽车电池集中充电场，集中充电场可不在换电站内对更换下来的电池在集中充电场充电，便于电池维护、管理。 2 2、电动汽车充电电动汽车充电方式方式介绍介绍 根据电动汽车动力电池组的技术和使用特性， 电动汽车的充电方式存在一定的差别。充电方式的划分还没有统一的标准，首先，根据是否需要接线，可以分为有线充电和无线充电，下面分别对其进行介绍。 （1 1）有线有线充电充电 有线充电一般按电流的特性和充电速度的快慢， 可分为交流慢充、 交流快充、直

7、流慢充、直流快充。 交流慢充交流慢充。交流慢充就是直接使用电网电源通过充电机为电池充电，电流一般 30A，最大不过 50A，电压一般 220V，充电过程不过度发热，不76 会对电池造成非正常损坏。可以利用家庭现有插座，当然在专业充电站集中充电更正规。这种充电方式可以利用谷电，是电力部门大力提倡的使用方案。交流慢充适应性很广，只要不需要紧急充电的情况都可以使用，对象包括电动自行车、电动汽车等，交流慢充是电动汽车能源补充主要方式。这种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求时难以满足。充电功率一般在 510kW, 采用三相四线制 380V 供电或单相 220V 供电。 直流慢充直流慢

8、充。直流慢充就是利用直流电源以较小的电流对电池充电，直流电源一般是电池蓄能电站，这是这种充电方式的基础条件。直流慢充目前应用较少。 交流快充交流快充。交流快充就是直接使用电网电源以超过 100A，甚至超过1000A 的大电流通过充电机为电池充电。这种方式能在较短时间内为电池充满电，有宣传称能在“十分钟内充满电”，但这不是一种好的充电方式， 仅可以做应急充电使用。 这种充电方式存在弊端， 一是大功率充电，对电网造成很大的干扰，二是电池温度剧升，对电池性能和寿命伤害很大，三是充电效率低。如果大规模使用，要对电路做大的改造，交流快充方式不宜提倡，更不宜作为商业运营模式。 直流快充直流快充。直流快充就

9、是使用蓄能电站以较大的电流通过充电机为电池充电。显然，较大的电流对电池是不利的，只能用于对电动汽车的紧急救助，这种方式可以用于流动蓄能电站，对行驶在路途因缺电抛锚的电动汽车快速充电。相比交流快充，它有两个优点，一是可以利用谷电为蓄能电站充电，有利于电网调峰，且充电成本较低，二是可以利用电动汽车上更换下来的容量较低的电池，实现电池的二次使用。 （2 2）无线无线充电充电：从从实验室走向实验室走向街头街头 无线充电，又称作非接触式感应充电，是利用近场感应，也就是电感耦合，由供电设备（充电器）将能量传送至用电的装置，该装置使用接收到的能量对电池充电，并同时供其本身运作之用。由于充电器与用电装置之间以

10、电感耦合传送能量，两者之间不用电线连接，因此充电器及用电的装置都可以做到无导电接点外露。美国包括博世、高通、WAVE 等科技公司对无线充电技术表现了极大的热情，均已有相关无线充电技术从实验室走向街头开始试点运营，日本丰田公司也有涉足无线充电。 77 无线充电技术从长远来看，只有从有线充电的补充品成为（消费者的/经销商力荐的）“标配选择”，才能占有更大市场。短期内，无线充电将继续成为一小部分电动汽车用户的豪华选择。 综上所述， 以上各种充电模式各有自身的特点和适用范围。 因此， 在应用中，可以将上述各种方法进行有机结合，以达到实际的行驶要求。 3 3、电动汽车电动汽车换电换电模式模式介绍介绍 电

11、池更换模式又称地面充电系统，即电池组快速更换系统，也称机械充电。通过直接更换电动汽车的电池组来达到为其充电的目的。 换电的最大优点：一是可以利用充电为电网调峰，同时降低使用成本，提高电动汽车的维修性能； 二是可以快速补充电能 （110 分钟完成） ， 不耽误用户时间；三是可以减小电动汽车的负重，提高能量转换效率；四是可以满足较长距离行驶的需求；五是便于实施电池租赁的运营模式，利于电动汽车的推广使用；六是有利于电池组的维护管理，延长使用寿命。 换电模式适用条件为： 车辆电池组设计标准化和易更换；车辆运营中需要及时更换电池来满足运行， 换电站中电池充电和车辆可实现专业化快速分开；由于电池组快速更换

12、需要专业化进行， 因而电池组快速更换模式只适用于专用的换电站。换电方式特别适用于城市中运行半径不大的公交车和出租车。 换电模式应用面临的几个主要问题：一是需要较大的作业场地，这在市中心区是很难做到的事；二是需要储存较多电池组，增加了投入的负担；三是增加了许多维护管理人员等， 另外包括电池与电动汽车的标准化、 电动汽车的设计改进、换电站的建设和管理以及电池的流通管理等。 换电站的推广取决于多种因素，电池技术水平、电池标准（物理尺寸、电气参数）的一致性，车的适应性等。在当前如公交车、出租车，完全可实现换电站更换电池方式，电动汽车换电模式在未来将会有很大发展前景，但换电模式并不是电动汽车充电方式发展

13、的最终方向， 更像是充电方式发展过程中的一个比较完善的过渡形式。 4 4、充换电方式对比充换电方式对比 充电和换电各有其特色， 汽车使用者和充换电业务经营者可根据自身实际情况选择。下面将充电技术归纳为慢速充电和快速充电方式，换电技术按业务方式分为电池租赁和电池更换方式列表对比各方式涉及的关键要素，详见表 4-3。 78 表 4-3 电动汽车充换电技术方式对比 方式 特点 充电方式 换电方式 慢速充电 快速充电 电池租赁方式 电池更换方式 业务载体 停车场/住宅区/ 其他公共场所 充、电桩 专业充电站 充电站/电池租 赁站 电池交换站 计费方式 按充电量收费 按时间计费 按充电量计费 按用电量收

14、取 电费和电池折 旧费用 按行驶里程计 费 收费方式 IC 卡 IC 卡、现金 统一结算 IC 卡 充电时间 6-10 小时 15 分钟-30 分钟 电池更换 2 分 钟之内完成 电池更换 2 分 钟以内完成 服务便捷性 操作简单，对 电源无严格要 求 操作简单一般 可充满 70%- 80% 专业充电，用 时短 可预先通知更 换站，避免准 备使用大量的 电池 建设及维护 建设成本低， 设施设备集中 管理和维护难 度较大 建设成本较 高，可有效实 现设施设备集 中管理与专业 维护 建设成本高， 可实现对设施 设备集中管理 和维护 建设成本高， 设施设备集中 管理和维护难 度较大 充电成本 成本较

15、低（可 利用谷电充 电） 成本相对较 高，较难利用 谷电充电 成本低（可充 分利用谷电充 电） 成本低（可灵 活设计多种低 成本充电服务 方案） 智能电网 支持 支持 支持 支持 目标用户 私家车辆 集团车辆 运营车辆（公 交、出租） ，市 政/公安/消防/ 急救等车辆， 其他应急充电 车辆 运营车辆，市 政/公安/消防/ 急救车辆，其 他应急充电车 辆 各类社会车辆 集团车辆 公交/出租汽车 公司等运营车 辆 特点 整车慢充主要适用于私家车，成 本较低，可用谷电；整车快充可 用于运营车辆，对电池、电网有 害 方便快捷，可利用谷电充电，主 要适用于电动公交车与电动出租 车等车辆 以上分析可见，

16、 慢速充电和快速换电是两种经济实用、利国利民的能量补充方式，都应该推广，不过应用对象不同，比如公交车、出租车、环卫车等可以使用换电方式，家用乘用车可以使用慢充方式。交流快充方式是不能提倡的，对于应急救助，应用直流快充方式。换电方式的优越性很多，主要使用谷电充电，可为电网调峰，深受电力部门的欢迎。换电比较适用于集中用车、车辆使用频率高79 的单位，如公交车和出租车，城市环卫车、物流车等。换电特别适合车电分离、车电租赁的运营模式，有利于降低使用成本、提高经济效益。 4.1.2 国内外国内外充换电充换电设施建设设施建设调研调研 电动汽车充换电设施建设是发展电动汽车最关键的一环， 以保证电动汽车的便捷实用，实现大众化普及。目前我国基础配套设施还处于试点阶段，还未大规模建设，这在一定程度上将影响用户购买的积极性。基础配套设施产业中，完善的充电设施是发展电动汽车产业的重要保障。要科学规划，加强技术开发，积极推进充电设施建设， 适应电动汽车产业化发展的需要