充电站是高效快速、经济安全地为各种电动汽车提供运行中所需电能的服务性基础设施。为了提高电动汽车的使用率和使用方便性,除采用动力电池车载充电之外,还可采取电动汽车动力电池系统与备用电池系统更换的方案使电动汽车得到行驶必需的电能。
一、主要功能与布局
充电站的主要功能决定其总体布局。通常而言,一个功能完备的充电站由配电室、监控室、充电区、电池更换区及维护区这五个基本部分组成,如图1所示。根据充电站规模以及服务功能的差异,在功能区设置上存在一定的差异。例如,不需要对电池进行更换的充电站,将不用设置更换区,也不用配备电池更换设备和大量电池的存储设备。
(1)配电室配电室为充电站提供所需的电源,不但给充电机提供电能,而且要满足照明、控制设备的需要,内部布置变配电所有设备、配电监控系统。配电室是整个充电站正常运行的基础。根据配电功率的需要,通常采用充电用电、监控用电和办公用电分开供应的形式。
(2)充电区充电区完成动力电池组电能的补给,是整个充电站的核心部分,设置各种形式的充电机,建设充电平台和充电站监控系统网络接口,满足多种形式的充电需求,提供方便、安全和快捷的全方位充电服务。
(3)电池更换区电池更换区是电动汽车更换电池与电池调度的场所,需要配备电池更换设备,同时应建设电池存储区域,用来存放备用动力电池组。
(4)维护区维护区是对所有的动力电池实时进行数量、质量及状态管理,开展电池重新配组、电池组均衡、电池组实际容量测试,以及电池故障应急处理和日常维护等工作的场地。
(5)监控区监控区用来监控整个充电站的运行情况,包括充电参数监控、烟雾监控、配电监控等,并可以扩展具有车辆运行参数监控、场站安保监控等功能,完成管理情况的报表打印等。各监控子系统可通过局域网及TCP/IP协议与中央监控室以及上一级的监控中心进行连接,实现数据汇总、统计、故障显示和监控功能。充电站监控系统的构架如图7所示,通常采用分级并行结构。
配电监控系统要通过现场总线实现配电站供电系统信息的交换与管理,除实现常规的二次设备继电保护、安全自动装置、测量仪表、操作控制、信号系统等功能以外,该系统需要和监控系统实现通信,确保当充电系统出现故障时,配电系统可以采取适当的措施进行处理。
烟雾报警监视系统主要用于监视充电平台上的电池状态,当电池发生冒烟、燃烧等危险时发出警报。该系统独立于电池管理系统,也是电池安全措施的一部分。
充电机监控系统完成充电过程的监控,充电机数据和电池数据通过通信传输到监控计算机,监控计算机完成数据分析和报表打印等。监控计算机也可以通过通信对充电机启停以及输出电流、电压实现控制。
视频监视系统对整个充电站的主要设备运转以及人员进行安全监视。