电动汽车充电桩

　　充电桩是电动力充电站，外形犹如停车计时秒表一般。一个充电桩可同时为两辆汽车充电，从没电到充满的充电时间为6至8小时。充电桩能实现计时、计电度、计金额充电，可以作为市民购电终端。同时为提高公共充电桩的效率和实用性，今后将陆续增加一桩多充和为电动自行车充电的功能。

　　发展历程

　　截至目前，我国电动汽车充电站大多局限于电动公交汽车或内部集团用车，还没有建成真正面向不同用户的充电站服务网络。已经建成或在建的比较有代表性的充电站有如下内容。2006 年，比亚迪在深圳总部建成深圳首个电动汽车充电站。

　　2008 年，北京市奥运会期间建设了国内第一个集中式充电站，可满足50 辆纯电动大巴车的动力电池充电需求。

　　2009 年10月，上海市电力公司投资建成上海漕溪电动汽车充电站，是国内第一座具有商业运营功能的电动汽车充电站。2009 年底，北京首科集团在健翔桥建设完成了国内第一个包含完整智能微网的北京纯电动乘用车示范充电站。

　　2009 年12 月31 日，南方电网投产的首批电动汽车充电站( 桩)在深圳建成投运，建设规模为2个充电站、134 个充电桩。

　　2010 年3月31日，国家电网公司唐山南湖充电站建成投运，是我国首座国家电网典型设计充电站，可同时为10台电动汽车按快充和慢充两种方式进行充电作业 。

　　种类

　　充电桩可分为直流充电桩、交流充电桩和交直流一体充电桩。

　　建设要求

　　作为电网配用电侧的电动汽车充电桩，其结构的特殊性决定了自动化通信系统的特点是被测点多且分散、覆盖面广、通信距离短。并且随着城市的发展，网络拓扑要求具有灵活性和扩展性的结构，因此，电动汽车充电桩通信方式的选择应考虑如下问题：

　　(1) 通信的可靠性—通信系统要长期经受恶劣环境和较强的电磁干扰或噪音干扰的考验，并保持通信的畅通。

　　(2) 建设费用—在满足可靠性的前提下，综合考虑建设费用及长期使用和维护的费用。

　　(3) 双向通信—不仅能实现信息量的上传，还要实现控制量的下达。

　　(4) 多业务的数据传输速率—随着以后终端业务量的不断增长，主站到子站、子站到终端之间通信对实现多业务的数据传输速率要求越来越高。

　　(5) 通信的灵活性和可扩展性——由于充电桩具有控制点面多、面广和分散的特点，要求采用标准的通信协议，随着"ALLIP"网络技术趋势的发展以及电力运营业务的不断增长，需要考虑基于IP的业务承载，同时要求便于安装施工、调试、运行、维护。

　　通信方式

　　电动汽车充电桩属于配电网侧，其通信方式往往和配电网自动化一起综合考虑。通信是配电网自动化的一个重点和难点，区域不同、条件不同，可应用的通信方式也不同，具体到电动汽车充电桩，其通信方式主要有有线方式和无线方式：

　　(1)有线方式

　　有线方式主要有：有线以太网(RJ45线、光纤)、工业串行总线(RS485、RS232、CAN总线)。

　　有线以太网主要优点是数据传输可靠、网络容量大，缺点是布线复杂、扩展性差、施工成本高、灵活性差。

　　工业串行总线(RS485、RS232、CAN总线)优点是数据传输可靠，设计简单，缺点是布网复杂、扩展性差、施工成本高、灵活性差、通信容量低。

　　(2)无线方式

　　无线方式主要采用移动运营商的移动数据接入业务，如：GRPS、EVDO、CDMA等。

　　采用移动运营商的移动数据业务需要将电动汽车充电桩这一电网内部设备接入移动运营商的移动数据网络，需要支付昂贵的月租和年费，随着充电桩数量的增加费用将越来越大；同时数据的安全性和网络的可靠性都受到移动运营商的限制，不利于设备的安全运行；其次，移动运营商的移动接入带宽属共享带宽，当局部区域有大量设备接入时，其接入的可靠性和每个用户的平均带宽会恶化，不利于充电桩群的密集接入、大数据量的数据传输。

　　应用方案

　　电动汽车作为一种发展前景广阔的绿色交通工具，今后的普及速度会异常迅猛，未来的市场前景也是异常巨大的。在全球能源危机和环境危机严重的大背景下，我国政府积极推进新能源汽车的应用与发展，充/换电站作为发展电动汽车所必须的重要配套基础设施，具有非常重要的社会效益和经济效益。一场兴建电动汽车充/换电站的运动已经在全国范围内展开。

　　整体系统由四部分组成：电动汽车充电桩、集中器、电池管理系统系统(BMS)、充电管理服务平台。

　　电动汽车充电桩的控制电路主要由嵌入式ARM处理器完成，用户可自助刷卡进行用户鉴权、余额查询、计费查询等功能，也可提供语音输出接口，实现语音交互。用户可根据液晶显示屏指示选择4种充电模式：包括按时计费充电、按电量充电、自动充满、按里程充电等。

　　电动汽车充电机控制器与集中器利用CAN总线进行数据交互，集中器与服务器平台利用有线互联网或无线GPRS网络进行数据交互，为了安全起见，电量计费和金额数据实现安全加密。

　　电池管理系统系统(BMS)的主要功能是监控电池的工作状态(电池的电压、电流和温度)、预测动力电池的电池容量(SOC)和相应的剩余行驶里程，进行电池管理以避免出现过放电、过充、过热和单体电池之间电压严重不平衡现象，最大限度地利用电池存储能力和循环寿命。

　　充电服务管理平台主要有三个功能：充电管理、充电运营、综合查询。充电管理对系统涉及到的基础数据进行集中式管理，如电动汽车信息、电池信息、用户卡信息、充电桩信息；充电运营主要对用户充电进行计费管理；综合查询指对管理及运营的数据进行综合分析查询。

　　国外发展状况

　　美国、日本、以色列、法国、英国等国家都已开始建设各自的电动汽车充电设施，主要以充电桩为主 。

　　(1) 美国

　　美国国土辽阔，且各州独立性较强，在电动汽车及其充电设施设想上各州有所不同，加利福尼亚州、弗吉尼亚州等地都开展了充电设施的建设。其中加州的建设力度最大，由“美好空间项目”公司与加州北部的旧金山、奥克兰和圣何塞等城市的政府联手建设，将于2012 年在上述城市的所有居民区、商厦、停车场和政府大楼安装充电桩，以方便电动汽车驾驶者随时为汽车充电。该公司还将在上述地区兴建电池更换站，以方便长途驾车者随时更换电池，项目计划总投资达10 亿美元。此外，美国第一太阳能公司 (SolarCity) 在加州101 高速公路上建造了5 个充电站。每个充电站能够提供240V、70 A快速充电服务，能够在3.5 h 内为特斯拉纯电动汽车充满电。

　　(2) 日本

　　截至2009 年，日本拥有100 多座充电站，其中60%集中在东京地区。日本政府表示，为普及电动汽车，将在三年内建造千余座充电站。日本东京电力公司将带头参与有关的基础建设，2010 年东京将率先建成200 多座充电站，预计三年后将增加到1000 座以上，在东京充电桩更为普及，楼宇路旁随处可见。邻近东京的神奈川县计划5年内至少让3000辆电动汽车上路行驶，该县已经承诺提供150 座快速充电站。日本中央政府对这项技术表示支持，将选择城市试点开展电动汽车充电项目。该项目将会涉及在付费停车场、超市以及餐饮连锁店安装电源插座，以供驾驶员们免费使用。

　　(3) 英国

　　在英国，伦敦市区已经有60 个免费汽车充电桩，开电力驱动车的人可以非常方便地在住宅附近、办公楼旁边或者繁华街道上找到充电桩，享受不计次充电和停车的服务，一年只需交75 英镑的管理费。

　　(4) 法国

　　在法国，电力企业在城市建设了很多的充电站供电动汽车使用，同时电动汽车也可以在家中充电。截至 2008 年，全法国有1 万多辆各类电动汽车，200 座公共充电站，电动汽车示范应用集中在市政、邮政、公交、电力、环卫等公用事业部门。

　　5) 以色列

　　2008 年1 月21 日，雷诺-日产汽车公司携手美国Project Better Place公司与以色列政府签署谅解备忘录，决定在未来三年内开展合作，共同推动纯电动汽车的市场应用。根据合作协议，以色列政府将负责制定针对消费者的税收优惠政策，雷诺汽车公司将负责电动汽车的供应，而Project Better已开始建设各自的电动汽车充电设施，主要以充电桩为主。