电动汽车充电桩建设选型及布局规则探讨

郭鑫

摘 要：当前新能源电动汽车已经在世界范围内全面普及，成为领先世界的主要行业。而截至2021年底，我国新能源电动汽车的累计保有量已经超过250万辆，占到全球市场保有量的60%以上，位居世界第一。本文中就论述了新能源电动汽车的重要配套设备——充电桩设施的功率选择选型内容，基于电动汽车充电需求基础上探讨其充电设施的布局规则。

关键词：电动汽车充电桩;功率选型;布局规则;需求;快慢充选择原则

在针对电动汽车充电桩设施的选型布局过程中必须明确其设施功率选型原则，满足电动汽车的使用推广价值需求，为其设施布局规则优化提供有价值建议。

一、电动汽车充电桩建设选型功率选择的基本原则

在电动汽车充电桩的建设选型功率选择颇为讲究，其在选型功率选择过程中需要满足以下几点基本原则：

（一）电动汽车充电桩功率选择的基本原则

在本文看来，电动汽车的充电桩建设选型功率选择需要满足以下3点基本原则：

第一，需要参考充电站的停车位、充电车辆数量、车辆线路运营方案来实现对充电桩数量的科学合理化配置。

第二，需要根据电动汽车的快慢充时间需求来分析创建电池BMS系统，结合充电功率限制对充电桩功率进行针对性选择。

第三，需要根据技术发展趋势来考虑为电动汽车配置超前的、大功率的充电桩设施，在这一过程中可以采用到柔性充电堆技术，如此对于提高电动汽车充电桩功率选择水平非常有利[1]。

（二）电动汽车充电桩功率选择原则的基本依据

考虑到电动汽车的充电桩功率选择原则非常严谨，因此需要了解其充电桩功率选择基本依据。其一要保证充电桩的功率选择应该将其电缆线长度控制在8.0～10.0m范围内，同时电池容量要控制在80～180kWh范围内，其续航里程应该控制在80～300km范围内。

（三）电动汽车充电桩的充电特征分析

在针对电动汽车的充电桩充电特征分析过程中，还要结合快慢充两种展开分析：首先是快充车，其充电倍率应该控制在≥3C，同时要将电池容量控制在100kWh范围内，并在车身上配置2个直流充电接口，做好电枪同时充电工作。考虑到快充车电池容量偏小，因此其车辆运营过程中一次耗电量占比相对较大，在对充电站场中的运营电量需求进行分析过程中，要保证车辆在发车换班间隔做好快速充电，合理补充电量[2]。

如果是慢充车，则需要保证充电倍率<3C，电池容量较大一般>100kWh，在车身配置过程中创建1个直流充电接口，采用单枪单充方式。考虑到电池容量相对较大，所以在运营过程中需要对线路往返一次性消耗电量占比较小问题进行分析，在每次发车间隔过程中做好快速充电工作，保证一天至少补充电量至少2～3次，如此才能满足慢充车充电要求。当然，慢充车中可以采用特殊的“快充慢补”技术模式，并保證发车换班间隔内实现快速充电。在这一过程中，应该根据电动汽车的实际特征进行充电桩选型，避免出现深冲深放电导致电池寿命受到不良影响。具体来说，如果电动汽车中电池电量已经下降到30%时，此时就需要补充电量，考虑采用到大功率充电桩实施快速补电操作，将电池容量直接补充到80%以上。在电动汽车中，出于BMS系统对于电池的有效保护，需要主动限制充电桩输入电池功率情况，合理化定义快充时间，一般快充到电池容量70%时所消耗的时间应该为慢充到50%时所消耗的时间[3]。

（四）电动汽车充电桩的功率选择与计算

就以慢充电动汽车充电桩为例，其在功率选择与计算方面相对细致，慢充一般在晚间展开，主要利用电动汽车所在地的小功率交流充电方式，其充电过程中需要充足时间，一般要在每天晚上9点到次日早晨7点进行充电，充满10小时。具体来讲，电动汽车充电桩的慢充充电量计算公式应该如下：

慢充的充电量Q=60kWh（电池容量）x（100%-30%）=42kWh

结合上述公式充电量Q对充电与桩功率进行分析，最终计算获得充电启停以及校准时间，推算得出计算公式，保证慢充车能够在充裕的充电时间条件下能够满足达到充电功率最大化，充分满足电动汽车的车载充电技术规范要求。现如今，考虑到电动汽车的交流充电与技术发展相互适应要求，需要采用交流充电桩并将其最大功率控制在42kW左右，配合交流充电桩在足够充电前提下合理化选择充电桩，因此必须为慢充车优先选择7kW充电桩为宜[4]。

二、电动汽车充电桩建设的布局规则研究

电动汽车充电桩在建设布局过程中需要明确布局规则，满足电动汽车的充电需求。这里需要明确一点，不同电动汽车的充电需求与充电方式都不一样，在进行充电设施建设过程中应该加以区分，有效提高充电站的整体使用效率，更好利用有限资源分析电动汽车的公共交通与非公共交通使用领域，保证满足多种电动汽车车型的充电需求。

（一）满足充电设施布局基本原则

首先应该满足充电设施布局基本原则，基于市场主导与快慢充相互补充来对不同类型的电动汽车进行充电，满足其充电需求，进而做到对充电设施的合理布局。在本文看来，若要满足充电设施布局必须明确以下4点基本原则：

第一，需要建立专用电动汽车车站，配合专用充电基础设施主体完善城市公共建筑充电基础，设置充电桩加以辅助。要以独立占地的城市快充站作为基础建立高速公路服务区，保证城际快充站补充设施建设到位。

第二，需要结合电动汽车的停车场设置进行选址，而并非是单独选址。在车辆车站布局过程中需要追求分散布局，如此更便于服务车主，提高充电桩设施使用效率[5]。

第三，在城市中进行充电站充电桩选址必须遵循低压配电网规划要求，满足供电可靠性要求，如此对充电电能质量与自动化水平提高都有一定帮助。

第四，要迎合城市规划要求与车辆规模、行驶规律实现对充电站充电桩的合理化建设选择。

（二）满足充电桩快慢充选择基本原则

要满足城市中电动汽车充电桩的快慢充选择基本原则，建立分散式公共充电桩，其中配置直流快充桩以及交流慢充桩，二者的配置比例应该为1：4，以慢充桩为主。实际上，私人充电桩大多为交流慢充桩，例如在住宅小区中就会布局大量慢充桩[6]。

总结：

在当前，国内电动汽车充电桩建设在选型与布局规则方面都颇为讲究，需要结合大量政策规划与技术报告来为电动汽车合理选择运营数据资料，并根据电动汽车基本型号与技术参数对充电站内新建充电桩功率进行合理化选择选型。然后以交流慢充桩为主在城市中不同场合布置充电桩，满足电动汽车日常充电要求，提高我国新能源汽车行业发展水平，真正做到对充电设施服务对象、布点选址思路的有效规划划分，同时优化桩车比，满足不同场合的不同充电设施配置比例要求。

参考文献：

[1]邵荣. 关于电动汽车充电桩建设选型及布局规则的探究[J]. 探索科学，2019（6）：56-57.

[2]庄松华. 电动汽车充电桩建设选型及布局规则探讨[J]. IT经理世界，2020，23（3）：29.

[3]陆建明，张常玲. 新能源汽车充电桩选型与安装的研究[J]. 时代汽车，2021（24）：117-118.

[4]陶冶， 黄妙华， 陈宇瀑， et al. 电动汽车充电设施优化布局研究综述[J]. 中南大学学报（英文版），2021，28（10）：3268-3278.

[5]严干贵，刘华南，韩凝晖，等. 计及电动汽车时空分布状态的充电站选址定容优化方法[J]. 中国电机工程学报，2021，41（18）：6271-6283，中插12.

[6]潘鸣宇，孙绪坤，李香龙，等. 基于成本控制的集合覆盖模型的充电桩布局优化[J]. 现代电力，2021，38（2）：230-236.