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一、 电动汽车电能供给方式概述
电动汽车以其节能、环保的优势，成为解决能源资源紧张、大气污染严重的有效途径。电动汽车产业是一项系统工程，充换电设施是其中的重要环节之一。
充换电设施为电动汽车提供电能供给服务，具有鲜明的服务特性，高效完善的充电服务，是电动汽车推广应用的必备条件。
电动汽车从电网获取电能的过程就是对动力电池充电的过程，即由充电设施将电网的交流电能转换为直流电能，为电动汽车提供电能供给，主要有交流充电、直流充电和电池更换三种方式。
1.交流充电
2.直流充电
3.电池更换
1.交流充电：电动汽车交流充电方式如下图所示，由交流充电桩提供220V交流电能，车载充电机完成交直流变换，充电功率一般不大于5千瓦，充电时间通常为5～8个小时。电动汽车交流充电的优缺点分析如下：
1） 充电电流较小，有利于延长电池循环寿命
2） 设备和安装成本较低
3） 充电时间过长，不能满足车辆随机行驶需求
4） 交流充电桩需安装在专用固定停车位或车库
2.直流充电
直流快充主要充电设备是整车直流充电机。直流快充多用于应急充电，充电电流较大，一般在1～2C，充电时间相对较短一般在20min～1h左右；充电站的大规模直流设备会对电网造成一定影响，大电流的保护复杂，增加了充电站运行的风险；直流充电设备功率较大，通常达300kW，相应的成本较高；快速充电会对电池寿命产生影响。
3.电池更换：用充满电的电池组更换车辆上能量耗尽的电池组。电能补充速度快（一般公交车<10分钟，乘用车<5分钟）。对电池组进行专业化充电和维护，提高循环寿命。电池更换站可扩展作为电网储能站使用。需要采用标准化电池组，对车辆特别是小型车辆设计要求高。
按照服务车型可分为：商用车电池更换以及乘用车电池更换；按照换电模式可分为：一步式换电以及两步式换电。
按照电池位置可分为乘用车后备箱更换以及乘用车底盘更换；
乘用车后备箱更换优缺点分析：
优点：
1）标准化电池箱通用性强，可实现多车型互换
2）换电装备通用性强，可适合多种车型、多种换电方式及多种电池存放方式。
3）換电装备成本成本低，换电成功率高
缺点：
4）对整车质心改变较大，对车辆性能和安全产生影响。
乘用车后备箱更换优缺点分析
优点：
1）整车重量均匀分布，前后轴负荷比例合理；
2）电池箱与乘员隔离，保护人身安全；
3）有效利用后备箱储藏功能。
缺点：
4）整车技术（或改造）难度较大；
5）电池箱标准化程度难度高。
二、电动汽车充换电设施介绍
1.交流充电桩
交流充电桩主要用于整车交流充电，充电电流较小，充电速度较慢。交流充电桩为车载充电机提供交流电源，可实现定时间、定电量、定金额、自动充满等充电功能，操作应安全、简便、可靠。
交流充电桩主要组成部分：交流充电桩由桩体、充电插座、保护控制装置、计量装置、读卡装置、人机交互界面等组成。
2.整车直流充电机
整车直流充电机主要用于直流快充模式。
主要组成：功率单元、控制单元、充电插座、计量单元及人机交互界面等组成。输出电压：整车直流充电机用于整车充电，输出电压为整车电池组电压，主要存在两种400V和750V。输出电流：整车直流充电机输出直流额定电流主要有125A和250A两种。
3.分箱式充电机
分箱式充电机主要用于电池更换站内动力蓄电池箱的充电。整车直流充电机和分箱式充电机原理和功能要求基本一致。主要组成有：功率单元、控制单元、电气接口、通信接口、人机交互界面等。输出电压：分箱式充电机只需满足单箱电池充电需求，因此直流标称电压一般较低。输出电流：根据用途不同，额定输出一般有30A、50A、60A、80A、100A、 125A、200A等多种。
4.电池存储系统
含电池背板，可实现对电池箱进行存储、充电、监控等功能。具有良好稳固性、承重能力、绝缘能力、可扩展性等，可满足大规模电池箱充电和存储需求。堆垛机可实现自动存取电池，动作单一，效率高。电池架上配置有必要的烟感等报警附件。
三、电动汽车充换电运营网络及运营管理系统
当前深化建设电动汽车充换电运营网络及运营管理系统应当深入研究电动汽车产业技术、 经济和管理规律，结合智能电网发展，针对当前电池技术瓶颈， 综合考虑我国电网实际等多方面问题，提出智能充换电服务网络建设运营模式，即 “换电为主，插充为辅，集中充电，统一配送”。
通过智能电网、物联网、交通网融合，实施信息化、自动化、网络化管理、实现同网、同质、同价服务的智能充换电服务网络。主要采用以下思路建设相关配套子系统解决电动汽车运营中的问题。
密钥管理系统：负责生成电动汽车系统运营所需要的各种密钥，通过业务密码机传递到各业务应用系统，用于身份鉴别、验证交易数据合法性、保障系统交易安全等。
发卡子系统：使用密钥管理系统发行的密钥，根据电动汽车的运营要求对充电卡和电子标签进行初始化。
营业网点：负责办理充电卡的开户、充值、挂失、补卡等业务；一般部署在银行售电网点、电力公司售电营业厅或电动汽车充/换电站。
售电系统：各营业网点或自助服务终端在办理开户、充值等业务时均需远程访问售电系统，由售电系统进行业务授权。
充电桩：负责刷卡充电消费。
换电站：负责刷卡换电消费。
运营管理系统：负责充电桩、换电站刷卡消费信息的汇总，参数的设置与调整、挂失黑灰名单的同步维护等工作。
数据清算中心：负责交易数据的汇总、清分与结算。
四、结束语
电动汽车充换电设施的标准化受到了社会各方的关注：公众、政府部门、社会研究机构、行业协会、汽车制造商、电池制造商、充电服务供给商。 1）涉及环节众多：整车制造、电池研发及应用、充电设施建设及服务、电网建设与改造。电动汽车市场发展迅速，迫切需要充电设施建设的配套以及标准化工作的跟进。2）充换电设施标准的不统一，将大大阻碍充换电设施的建设和电动汽车的发展。3）IEC、ISO等国际标准化组织积极开展充电设施相关标准制定，日本、美国、德国等国家行业组织都制订了电动汽车充电设施相关标准，并在努力争取成为国际标准。
通过建设电动汽车充换电网络可以使电力企业人员的整体技术水平得到提高。同时能够发展节能产业，为企业寻找新的利益增长点，进一步创造了良好的经济效益和社会效益。
电动汽车以其节能、环保的优势，成为解决能源资源紧张、大气污染严重的有效途径。电动汽车产业是一项系统工程，充换电设施是其中的重要环节之一。
充换电设施为电动汽车提供电能供给服务，具有鲜明的服务特性，高效完善的充电服务，是电动汽车推广应用的必备条件。
电动汽车从电网获取电能的过程就是对动力电池充电的过程，即由充电设施将电网的交流电能转换为直流电能，为电动汽车提供电能供给，主要有交流充电、直流充电和电池更换三种方式。
1.交流充电
2.直流充电
3.电池更换
1.交流充电：电动汽车交流充电方式如下图所示，由交流充电桩提供220V交流电能，车载充电机完成交直流变换，充电功率一般不大于5千瓦，充电时间通常为5～8个小时。电动汽车交流充电的优缺点分析如下：
1） 充电电流较小，有利于延长电池循环寿命
2） 设备和安装成本较低
3） 充电时间过长，不能满足车辆随机行驶需求
4） 交流充电桩需安装在专用固定停车位或车库
2.直流充电
直流快充主要充电设备是整车直流充电机。直流快充多用于应急充电，充电电流较大，一般在1～2C，充电时间相对较短一般在20min～1h左右；充电站的大规模直流设备会对电网造成一定影响，大电流的保护复杂，增加了充电站运行的风险；直流充电设备功率较大，通常达300kW，相应的成本较高；快速充电会对电池寿命产生影响。
3.电池更换：用充满电的电池组更换车辆上能量耗尽的电池组。电能补充速度快（一般公交车<10分钟，乘用车<5分钟）。对电池组进行专业化充电和维护，提高循环寿命。电池更换站可扩展作为电网储能站使用。需要采用标准化电池组，对车辆特别是小型车辆设计要求高。
按照服务车型可分为：商用车电池更换以及乘用车电池更换；按照换电模式可分为：一步式换电以及两步式换电。
按照电池位置可分为乘用车后备箱更换以及乘用车底盘更换；
乘用车后备箱更换优缺点分析：
优点：
1）标准化电池箱通用性强，可实现多车型互换
2）换电装备通用性强，可适合多种车型、多种换电方式及多种电池存放方式。
3）換电装备成本成本低，换电成功率高
缺点：
4）对整车质心改变较大，对车辆性能和安全产生影响。
乘用车后备箱更换优缺点分析
优点：
1）整车重量均匀分布，前后轴负荷比例合理；
2）电池箱与乘员隔离，保护人身安全；
3）有效利用后备箱储藏功能。
缺点：
4）整车技术（或改造）难度较大；
5）电池箱标准化程度难度高。
二、电动汽车充换电设施介绍
1.交流充电桩
交流充电桩主要用于整车交流充电，充电电流较小，充电速度较慢。交流充电桩为车载充电机提供交流电源，可实现定时间、定电量、定金额、自动充满等充电功能，操作应安全、简便、可靠。
交流充电桩主要组成部分：交流充电桩由桩体、充电插座、保护控制装置、计量装置、读卡装置、人机交互界面等组成。
2.整车直流充电机
整车直流充电机主要用于直流快充模式。
主要组成：功率单元、控制单元、充电插座、计量单元及人机交互界面等组成。输出电压：整车直流充电机用于整车充电，输出电压为整车电池组电压，主要存在两种400V和750V。输出电流：整车直流充电机输出直流额定电流主要有125A和250A两种。
3.分箱式充电机
分箱式充电机主要用于电池更换站内动力蓄电池箱的充电。整车直流充电机和分箱式充电机原理和功能要求基本一致。主要组成有：功率单元、控制单元、电气接口、通信接口、人机交互界面等。输出电压：分箱式充电机只需满足单箱电池充电需求，因此直流标称电压一般较低。输出电流：根据用途不同，额定输出一般有30A、50A、60A、80A、100A、 125A、200A等多种。
4.电池存储系统
含电池背板，可实现对电池箱进行存储、充电、监控等功能。具有良好稳固性、承重能力、绝缘能力、可扩展性等，可满足大规模电池箱充电和存储需求。堆垛机可实现自动存取电池，动作单一，效率高。电池架上配置有必要的烟感等报警附件。
三、电动汽车充换电运营网络及运营管理系统
当前深化建设电动汽车充换电运营网络及运营管理系统应当深入研究电动汽车产业技术、 经济和管理规律，结合智能电网发展，针对当前电池技术瓶颈， 综合考虑我国电网实际等多方面问题，提出智能充换电服务网络建设运营模式，即 “换电为主，插充为辅，集中充电，统一配送”。
通过智能电网、物联网、交通网融合，实施信息化、自动化、网络化管理、实现同网、同质、同价服务的智能充换电服务网络。主要采用以下思路建设相关配套子系统解决电动汽车运营中的问题。
密钥管理系统：负责生成电动汽车系统运营所需要的各种密钥，通过业务密码机传递到各业务应用系统，用于身份鉴别、验证交易数据合法性、保障系统交易安全等。
发卡子系统：使用密钥管理系统发行的密钥，根据电动汽车的运营要求对充电卡和电子标签进行初始化。
营业网点：负责办理充电卡的开户、充值、挂失、补卡等业务；一般部署在银行售电网点、电力公司售电营业厅或电动汽车充/换电站。
售电系统：各营业网点或自助服务终端在办理开户、充值等业务时均需远程访问售电系统，由售电系统进行业务授权。
充电桩：负责刷卡充电消费。
换电站：负责刷卡换电消费。
运营管理系统：负责充电桩、换电站刷卡消费信息的汇总，参数的设置与调整、挂失黑灰名单的同步维护等工作。
数据清算中心：负责交易数据的汇总、清分与结算。
四、结束语
电动汽车充换电设施的标准化受到了社会各方的关注：公众、政府部门、社会研究机构、行业协会、汽车制造商、电池制造商、充电服务供给商。 1）涉及环节众多：整车制造、电池研发及应用、充电设施建设及服务、电网建设与改造。电动汽车市场发展迅速，迫切需要充电设施建设的配套以及标准化工作的跟进。2）充换电设施标准的不统一，将大大阻碍充换电设施的建设和电动汽车的发展。3）IEC、ISO等国际标准化组织积极开展充电设施相关标准制定，日本、美国、德国等国家行业组织都制订了电动汽车充电设施相关标准，并在努力争取成为国际标准。
通过建设电动汽车充换电网络可以使电力企业人员的整体技术水平得到提高。同时能够发展节能产业，为企业寻找新的利益增长点，进一步创造了良好的经济效益和社会效益。