作者：周志敏、纪爱华 编
出版社：化学工业出版社
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电动汽车充电桩安装调试与运行维护试读：
前言
电动汽车的发展包括电动汽车以及能源供给系统的研究和开发，其中能源供给系统是指充电基础设施，供电、充电和电池系统及能源供给模式。电动汽车充电桩作为电动汽车运行的能量补给站，是发展电动汽车商业化所必备的重要配套基础设施，充电站的建设将直接影响电动汽车产业的发展。要推动电动汽车市场的发展，充电桩的建设速度必须与电动汽车推广相匹配。
电动汽车充电设施的安装调试、运行维护是促进和支撑电动汽车发展的重要一环，电动汽车与其充电设施是“发展”与“保障”的关系，电动汽车的发展将带动充电设施的跟进；充电设施的建设将有力保障电动汽车的发展。电动汽车的发展是充电设施建设的核心动力，充电设施建设是电动汽车发展的有力保障。这种相辅相成的互为依赖的关系，有效指引了充电设施的发展方向——紧紧围绕电动汽车的发展，并适度超前建设，引导电动汽车发展。
随着电动汽车的普及，电动汽车充电桩必将成为汽车工业和能源产业发展的重点。在我国电动汽车充电桩的发展是必然的，政府出台各项政策助力电动汽车充电桩建设。在电动汽车充电桩的建设中，应考虑的业务运营模式，建设相应的电动汽车充电计费系统，引入集中式的信息管理平台，是开展电动汽车充电桩建设工作的重要组成部分。在全国范围内大规模建成电动汽车充电桩网络后，全国的电动汽车充电桩将联网运营，以此可推动纯电动汽车产业发展。
本书结合我国电动汽车的发展趋势及充电技术的发展，以电动汽车充电桩安装调试与运行维护为核心内容。在编写过程中尽量做到有针对性和实用性，力求做到通俗易懂和结合实际，使从事电动汽车充电桩安装调试、运行维护的技术人员从中获益，读者可以以此为“桥梁”，系统、全面地了解和掌握电动汽车充电桩安装调试及运行维护的最新应用技术。
本书由周志敏、纪爱华编写，周纪海、纪达奇、刘建秀、顾发娥、刘淑芬、纪和平、纪达安、陈爱华等给予帮助，本书在编写过程中无论从资料的收集上，还是技术信息交流上，都得到了国内外的专业学者、同行及电动汽车充电桩制造商的大力支持，在此表示衷心感谢。
由于笔者水平有限，书中难免有不足之处，敬请读者批评指正。编者第1章 概述1.1 电动汽车的分类、运行特点及电能补给方式1.1.1 电动汽车的分类
按照我国2009年7月1日正式实施的《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》，新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料，但采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，制成的技术原理先进，具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车等（图1-1）。图1-1 新能源汽车和电动汽车的分类关系
电动汽车是全部或部分由电能驱动电动机作为动力系统的汽车，按照目前技术的发展方向或车辆驱动原理，可划分为纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池电动汽车三种类型。1.1.1.1 纯电动汽车
纯电动汽车是完全由可充电蓄电池（如铅酸蓄电池、镍镉蓄电池、镍氢蓄电池或锂离子蓄电池）提供动力源的汽车。纯电动汽车由底盘、车身、蓄电池组、电动机、控制器和辅助设施六部分组成。由于电动机具有良好的牵引特性，因此纯电动汽车的传动系统不需要离合器和变速器。车速控制由控制器通过调速系统改变电动机的转速即可实现。现在纯电动汽车技术发展已经相当成熟，国外发达国家和我国都有部分车型投入量产和商业化运营。纯电动汽车具有如下优点。
①减少对石油资源的依赖，实现能源利用的多元化。由于电力可以从多种一次能源获得，如煤、核能、水力、风力、光、热等，解除人们对石油资源日见枯竭的担心。
②减少环境污染。纯电动汽车本身不排放污染大气的有害气体，即使按所耗电量换算为发电厂的排放，除硫和微粒外，其他污染物也显著减少，由于发电厂大多远离人口密集的城市，对人类伤害较少，而且电厂是固定不动的，烟尘集中排放，清除各种有害排放物较容易，已有了相关技术。
③能源转换效率高。纯电动汽车的能源效率超过汽油机汽车，特别是在城市运行，汽车走走停停，行驶速度不快，纯电动汽车更加适宜。原油经过粗炼，送至电厂发电，发出的电充入蓄电池，再由蓄电池驱动纯电动汽车，其能量利用效率比经过精炼变为汽油，再经汽油机驱动汽车高。
按我国现行电价和油价水平，纯电动汽车的运行费用低于传统汽车，具有较好的经济性。但是目前纯电动汽车还存在着续驶里程较短、蓄电池价格较高等缺点。
虽然纯电动汽车已有100多年的历史，但一直仅限于在某些特定范围内应用，市场规模较小。主要原因是由于各种类型的蓄电池普遍存在价格高、寿命短、外形尺寸和重量大、充电时间长等缺点。目前采用的铅酸蓄电池、镍氢蓄电池和锂离子电池，根据其实际装车时的循环寿命和市场价格，可估算出纯电动汽车从各种动力蓄电池上每取出1kW·h电能所必须付出的费用。
在估算纯电动汽车从各种动力蓄电池上每取出1kW·h电能所必须付出的费用时，假设蓄电池最高可充电的荷电状态（SOC）为0.9，放电SOC为0.2，即实际可用的蓄电池容量仅占总容量的70%。由电网供电价为0.5元/（kW·h），蓄电池的平均充放电效率为0.75，粗略计算中可知，从电网取电仅需0.5元/（kW·h），但充入蓄电池，再从蓄电池放电，铅酸蓄电池每提供1kW·h电能的价格为3.05元左右，其中2.38元为蓄电池折旧费，0.67元为电网供电费，而从镍氢蓄电池中每提供1kW·h电能的，费用为9.6元，锂离子电池为10.2元，即后两种先进的蓄电池供电成本是铅酸蓄电池的3倍多。
目前国内市场上用柴油机发电，价格大致为3元/（kW·h），若用汽油机发电，供电价格估计为4元/（kW·h），即从铅酸蓄电池提供电能的价格大致与柴油机发电价格相等，仅从取得能量的成本来考虑，采用铅酸蓄电池比汽油机驱动有一定的价格优势，但是由于铅酸蓄电池太过笨重，充电时间又长，因此只被广泛用于车速小于50km/h的各种场地车、高尔夫球车、垃圾车、叉车以及电动自行车上。实践证实铅酸蓄电池在这一低端产品市场上有较强的竞争力和实用性。
相对于铅酸蓄电池，镍氢蓄电池在能量体积密度方面提高了3倍，在比功率方面提高了10倍。镍氢蓄电池虽然具有较高的比能量和比功率、相对寿命较长等优点，但由于镍金属占其成本的60%，导致镍氢蓄电池价格居高不下。镍氢蓄电池并非是电动汽车的理想蓄电池，其可能只是一种过渡性的蓄电池。目前，镍氢蓄电池仍是近期和中期电动汽车使用的首选动力蓄电池，随着锂离子电池的大规模生产和成本的降低，镍氢蓄电池终将退出。
锂离子电池技术发展很快，近10年来，其比能量由100W·h/kg增加到180W·h/kg，比功率可达2000W/kg，循环寿命达1000次以上，工作温度范围达-40～55℃。近年，由于磷酸铁锂离子电池的研发有重大突破，又大大提高了锂离子电池的安全性。目前已有许多发达国家将锂离子电池作为电动汽车用动力蓄电池的主攻方向。预计到2020年后，锂离子电池的性价比有望达到可以和铅酸蓄电池竞争的水平，而成为未来电动汽车的主要动力蓄电池。
纯电动汽车的技术难度小于插电式混合动力汽车，目前国内即将上市的纯电动汽车的各项性能指标已经可以满足一般用户的需求，技术已经基本成熟。在低端市场，纯电动汽车的经济性优势十分明显。充电网络建设滞后影响了纯电动汽车使用的便利性，是目前制约纯电动汽车发展的最主要因素。随着充电网络建设的不断完善，纯电动汽车的发展速度会比较快，尤其在低端市场，纯电动汽车的份额会显著提高。但由于充电因素的制约，在高端市场普及难度很大。1.1.1.2 混合动力汽车
由于完全由动力蓄电池驱动的纯电动汽车，其性价比长期以来都远远低于传统的内燃机汽车，难于与其竞争。自20世纪90年代以来，世界上各大汽车公司都着手开发混合动力汽车，日本丰田公司在1997年率先向市场推出“先驱者”（Prius）混合动力汽车，并在日本、美国和欧洲各国市场上均获得较大成功，累计产销量已超过60万辆。随后日本本田，美国福特、通用以及欧洲一些大公司，也纷纷向市场推出各种类型的混合动力汽车。
普通混合动力汽车是指那些采用常规燃料的，同时配以蓄电池、电动机来改善低速动力输出和燃油消耗的车型。混合动力汽车按照混合度（即电动机功率与发动机功率之比或使用电的比例与使用燃油的比例）的不同，又可以分为微混、轻混、中混、强混等。普通混合动力汽车的优点如下。
①采用混合动力后可按平均需用的功率来确定发动机的最大功率，此时处于油耗低、污染少的最优工况下工作。在需要大功率时（发动机功率不足），由蓄电池来补充；负荷少时，富余的功率可用于发电，给蓄电池充电，发动机可持续工作，蓄电池又可以不断被充电。
②因为有了蓄电池，可以十分方便地回收制动、下坡、怠速时的能量，并作为电能再次利用，从而减少能源的浪费。
③在繁华市区，可关停发动机，由蓄电池单独驱动，实现“零”排放。
④可以十分方便地解决耗能大的空调、取暖、除霜等纯电动汽车遇到的难题。
缺点是长距离高速行驶基本不能省油，有两套动力，再加上两套动力的管理控制系统，结构复杂，技术较难，价格较高。
普通混合动力汽车利用发动机的富余功率给蓄电池充电，无需外接充电，虽然节能效果明显，但是没有从根本上摆脱交通运输对石油资源的耗用问题。因此，普通混合动力汽车是电动汽车发展过程中一段时期内的一种过渡性技术。
普通混合动力汽车在目前的新能源汽车中技术最成熟并已成功实现了商业化，由于不需要充电，因此普通混合动力汽车的使用便利性在新能源汽车中是最好的。目前普通混合动力汽车的综合成本要高于燃油汽车，在经济性方面的明显劣势会严重影响普通混合动力汽车的发展。
近几年发展起来的插电式混合动力汽车（plug-in hybrid vehicle，PHV）是一种新型的混合动力汽车。通过外接充电电源为蓄电池充电，充电后可仅凭充电蓄电池作为动力驱动电动汽车行驶。另外，在蓄电池的剩余电量用完后，并不是切换至发动机行驶模式，而是通过发动机带动发电机，利用由此产生的电力为蓄电池充电，继续用电动机驱动行驶。插电式混合动力汽车更接近于纯电动汽车，而且它在一定程度上解决了纯电动汽车续航里程短和需要及时充电的问题，即使行驶到没有充电设施的地方，也可以作为一般的混合动力汽车来使用。
插电式混合动力汽车的技术已经比较成熟，但是目前国内只有几家领先企业掌握了插电式混合动力汽车的核心技术，其他大部分汽车生产企业还处于研发阶段。插电式混合动力汽车使用的便利性不如燃油汽车，但优于纯电动汽车，基本达到了消费者可接受的范围。由于国家政策的倾斜，目前插电式混合动力汽车的综合成本已经低于燃油车。在国家补贴政策的强力支持下，近期插电式混合动力汽车很可能成为增长速度最快的新能源汽车。1.1.1.3 燃料电池电动汽车
燃料电池电动汽车是指以氢气、甲醇等为燃料，通过化学反应产生电能，依靠电动机驱动的汽车。燃料电池电动汽车的工作原理是，作为燃料的氢在汽车搭载的燃料电池中，与大气中的氧发生化学反应，从而产生电能供给电动机运行，进而驱动汽车行驶。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物，因此燃料电池电动汽车是无污染汽车，燃料电池的能量转换效率比内燃机要高2～3倍，因此从能源的利用和环境保护方面看，燃料电池技术是内燃机技术的最好替代，燃料电池电动汽车代表了电动汽车未来的发展方向。
现阶段，燃料电池的许多关键技术还处于研发试验阶段，此外，燃料电池的理想燃料——氢，在制备、供应、储运等方面还有着大量的技术与经济问题有待解决。因此，燃料电池电动汽车目前和今后一段时间尚不具备商业化的条件。1.1.2 电动汽车的运行特点及电能补给方式1.1.2.1 电动汽车的运行特点（1）公交车 公交车用来满足公共交通的需要，由专职司机驾驶、维护，由城市公交公司或企业投资运营，且行驶路线固定，一般在首末站都建有大型停车场，夜间停运。因公交车停运造成的负面影响较大，要求一次充电至少应满足单程运行里程，紧急情况下应能实现电能的快速补充，公交车可利用停运时段充电。（2）特殊园区用车 特殊园区用车指用于风景名胜、旅游景点、城市水源保护区等服务、观光等车辆。特殊园区用车服务目标明确，车辆相对集中，使用频繁，一次充电难以满足每日运行要求，内部建有集中停车场，特殊园区用车可利用停运时段充电。（3）城市环卫、市区快递送收车辆 城市环卫、市区快递送收车辆是为了满足城市环境卫生、邮件送收要求而运营的车辆，如街道清扫车、垃圾清运车、道路清障车、冲洗车、洒水车、市区快递送收车等。此类车辆的运行线路固定，在所属单位或企业内都有自己的停车场，有停运时段。统计数据表明，此类车辆平均每车每日运行距离约为100km，一次充电基本满足单程运行里程，停运时段可充电。（4）工程车 市政工程抢险车、建筑运输车等用于满足市政建设、抢险维修需要，所属单位或企业内有停车场，车辆用于为特定区域提供服务，要求随时待命、随时出动。一次充电基本满足往返运行里程，停运时段可充电。（5）政府公务车、企业商务车、其他社会车辆 满足公务、商务出行需要，所属单位或企业内有停车场，一般夜间停运。车辆的行驶线路、里程一般能预估，特殊情况用车时线路和里程多变。一次充电基本满足往返运行里程，夜间停运可充电，同时应在其相应的出行范围内提供必要的快速补充电能设施。（6）出租车 出租车运行线路和区域具有不确定性，具有很大的随机性。据统计，目前省会城市出租车每车每日的平均运行里程约为300km，一次充电续驶里程难以满足当日运行要求，且用电量变化大。根据其一次充电后的续驶里程，应在其相应的出行范围内提供必要的充电设施。出租车停运时间短，对充电时间要求高。（7）私家车 满足个人出行需要，线路、里程一般能预先估计，车辆停放在家庭车库或小区停车场。夜间基本停运，可充分利用低谷时段充电。1.1.2.2 电动汽车的电能补给方式
电动汽车的充电可以由地面的充电桩完成，地面充电桩的主要功能是有效地完成电动汽车蓄电池的电能补给。电动汽车的种类和运行特点决定了其能源补给方式。按照蓄电池是否与车体分离，可分为整车充电方式和蓄电池更换方式两种。（1）整车充电方式 当车辆进行补充充电时，充电桩与充电车辆通过充电插头进行连接，蓄电池无需从车辆上卸下直接进行充电。优点是充电操作过程简单，不涉及蓄电池存储、蓄电池更换等过程。但车辆充电时间占用了车辆的运营时间，车辆利用率较低，不利于保持蓄电池组的均衡性以及延长蓄电池组的使用寿命。（2）蓄电池更换方式 当车辆进行补充充电时，将需要充电的蓄电池从车辆上卸下，再给车辆安装已充满电的蓄电池，车辆即离开继续运营，对卸载下的蓄电池采用地面充电系统进行补充充电。采取蓄电池地面充电方式有利于提高车辆使用效率，提高蓄电池使用寿命，但对车辆及蓄电池更换设备提出了更高的要求。
由此可见，不同的电能补给方式有其自身的特点和适用范围。因此，在实际应用中，需要根据车辆的种类、数量和运行效率，以及蓄电池的数量、性能、系统配置成本以及管理等众多因素进行选择，并可将多种方案有机结合，实现电动汽车的最优运营。
根据以上分析，将电动汽车按照电能补给方式进行分类。（1）适合采用整车充电方式的车辆 城市环卫车、市区快递送收车辆、工程车、政府公务用车、企业商用车、私家车。这些车辆可充分利用夜间停运时段进行充电，满足下一次的行驶里程需要。（2）适合采用蓄电池更换充电方式的车辆 出租车、社会运营车辆。这些车辆需要及时快速补充电能，尽量增加运营时间，获得更大的经济效益。（3）适合采用整车充电方式和蓄电池更换方式结合的车辆 公交车、特殊园区用车、社会运营车辆。既考虑这些车辆蓄电池的使用性能和寿命，又保证车辆运营时间，提高利用率。这些车辆在停运期间可采用整车充电方式，而在运营期间采用蓄电池更换方式。此外，车辆动力蓄电池的配备可根据车辆情况采取不同的方案，例如，对于数量大而且属于同一公司的车辆可以由车辆所属公司建立蓄电池存储间，而对于数量少且归属权相对分散的车辆可以由蓄电池配送中心配送蓄电池，减少一次性投资和更换成本。（4）适合采用车载充电机充电的车辆（如私家车辆） 私家车辆由于使用时间较短，停运时一般停放在停车场或者地下车库内，此时可利用停车场提供的交流电源为车辆充电，由于一般私家车辆蓄电池容量较小，冲电功率也较小，充电机可配置在车上，因此可充分利用低谷电价阶段进行充电，以最大限度降低运行成本。1.2 电动汽车充电的技术条件及充电系统的标准1.2.1 电动汽车充电的技术条件及对充电技术的要求1.2.1.1 电动汽车充电桩的技术条件及功能（1）电动汽车充电桩的技术条件
①在充电桩没有与动力蓄电池建立连接时，充电桩经过自检后自动初始化为常规控制充电方式（可选择手动、IC卡或充电桩监控系统操作方式）。充电桩采用手动操作时，应具有明确的操作指导信息。
②在充电桩与动力蓄电池建立连接后，通过通信获得动力蓄电池的充电信息，自动初始化为动力蓄电池自动控制充电方式。
③电动汽车充电桩对供电电压的要求如下。
a.直流充电桩的输入额定线电压为380V±38V、50Hz±1Hz的三相交流电。
b.对于容量小于（等于）5kW的交流充电桩，输入额定电压为220V±22V、50Hz±1Hz的单相交流电。
c.对于容量大于5kW的交流充电桩，输入额定线电压为380V±38V、50Hz±1Hz的三相交流电。
d.交流输入隔离型AC/DC充电桩的输出电压为额定电压的50%～100%，并且输出电流为额定电流时，功率因数应大于0.85，效率应大于等于90%。
④电动汽车充电桩接口和通信要求如下。
a.充电桩接口。充电桩与电动汽车之间的连接应包括以下几部分：高压充电线路、充电控制导引线、充电控制电源线、充电监控通信连接线、接地保护线。同时，充电桩应预留与充电站监控系统连接的通信接口。
b.充电桩通信要求。推荐采用CAN总线以及CAN2.0协议作为充电桩的通信总线和通信协议。通信内容包括动力蓄电池单体、模块和总成的相关技术参数，充电过程中蓄电池的状态参数，充电桩工作状态参数，车辆基本信息等。（2）电动汽车充电桩功能 电动汽车充电桩可实现对不同厂家生产的不同类型的电动汽车进行充电，在智能充电网络系统中，作为电能从电网传输到电动汽车的“中转站”，电动汽车充电桩应具备以下功能。
①指示功能。包括指示动力源能量、正在充电、充电结束等充电状态及输出过电压及欠电压、温度异常、主断路器断开等异常情况。
②记录功能。记录输入的电能、一次充电量和日累计量、温度（充电时动力源温度、充电机温度、环境温度）、输出过电压和欠电压以及温度异常（包括动力源与充电机）。
③自动计费功能。充电桩可以采用IC卡充电操作，可自动计费并显示、打印计费结果或直接用IC卡结算。
④监测功能。监测动力源的温度等参数。
⑤故障保护和报警功能。对输入电源过压、缺相、过流、过热、短路、开路、极性接反、超温等故障均有自动保护并发出声光报警信号；具有断电时保护数据，电流、电压、时间等参数不超出所设定范围以及软件故障的提示等安全措施。1.2.1.2 电动汽车发展对充电技术的要求
尽管电动汽车设施的建设受到不同影响，其建设方式和建设要求需根据实际情况而确定，但随着电动汽车的逐步推广和产业化以及电动汽车技术的日益发展，电动汽车对充电桩的技术要求表现出了一致的趋势，要求充电桩尽可能向以下目标靠近。（1）高安全性 影响电动汽车安全性的主要因素首先是蓄电池的充电过程，蓄电池技术状态的不一致性是各类蓄电池所共有的基本特性之一，主要表现在蓄电池的容量误差、内阻误差和电压误差。少数蓄电池的一致性误差并不明显，但是由数十个甚至数百个蓄电池单体所组成的电动汽车蓄电池组，其容量误差、内阻误差和电压误差等因素就会凸显出来。
电动汽车充电的过程不可能对蓄电池单体依次充电，而是对整个蓄电池组进行充电。在充电的过程中，由于内阻误差的存在，导致在整个蓄电池组中的蓄电池单体两端的电压形成误差，内阻误差越大，形成的电压误差越明显。虽然整个蓄电池组两端的充电电压不会超过额定的电压，但是个别的单体蓄电池两端的电压，有可能超过其额定电压，从而容易导致蓄电池组充电不均衡，单体蓄电池充电量不一的状况。如果蓄电池的电压误差过大，就有可能超过蓄电池充电的安全能力，引起蓄电池过热，导致事故。因而，用于电动汽车的充电装置，必须具备防止蓄电池系统单体电压和温度超过允许值的技术措施，以提高电动汽车充电过程的安全性。（2）充电快速化 相比发展前景良好的镍氢和锂离子蓄电池而言，传统铅酸蓄电池具有技术成熟、成本低、容量大、跟随负荷输出特性好等优点，但同样存在着比能量低、一次充电续驶里程短的问题。因此，在目前动力蓄电池不能直接提供更多续驶里程的情况下，如果能够实现蓄电池充电快速化，从某种意义上也就解决了电动汽车续驶里程短这个致命弱点。（3）充电通用化 在很长一段时间内，电动汽车用的蓄电池仍将是多种类型蓄电池共存的局面，各类电动汽车的蓄电池容量配备不同，而且电压也会参差不齐，种类繁多。在多种类型蓄电池、多种电压等级共存的市场背景下，用于公共场所的充电装置必须具有适应多种类型蓄电池系统和适应各种电压等级的能力，即充电系统需要具有充电广泛性和多种类型蓄电池的充电控制算法，可与各类电动汽车上的不同蓄电池系统实现充电特性匹配，能够针对不同的蓄电池进行充电。
目前电动汽车充电装置与蓄电池的充电控制算法主要由两个系统的对接协议来完成，为了给不同的电动汽车充电，用于电动汽车的充电装置，必须能够适应电动汽车的多种需求。因此，在电动汽车商业化的早期，就应该制定相关政策措施，规范公共场所用充电装置与电动汽车的充电接口、充电规范和接口协议等。（4）充电智能化 制约电动汽车发展及普及的最关键问题之一是储能蓄电池的性能和应用水平，优化蓄电池智能化充电方法的目标是要实现蓄电池无损充电，监控蓄电池的放电状态，避免过放电现象，从而达到延长蓄电池的使用寿命和节能的目的。充电智能化的应用技术发展主要体现在以下方面。
①优化的、智能充电技术和充电桩。
②蓄电池电量的计算、指导和智能化管理。
③蓄电池故障的自动诊断和维护技术等。（5）电能转换高效化 电动汽车的能耗指标至关重要，衡量商业化运行的电动汽车的能耗指标，不仅是考察电动汽车驱动等系统的能耗指标，更关注电动汽车从电网获取电能的利用率。电动汽车的能耗指标与其运行能源费用紧密相关，降低电动汽车的运行能耗是推动电动汽车产业发展的关键因素之一。因此，提高充电装置的电能转换效率，采用高效充电装置，对于降低电动汽车的能耗具有重要意义。提高充电装置能耗效率的主要技术措施是选择高效变流电路拓扑，提高充电装置的效率因数，尽可能降低输出电流的交流分量并采用高效的充电控制算法。对于充电桩从电能转换效率和建造成本上考虑，应优先选择具有电能转换效率高、建造成本低等诸多优点的充电装置。（6）充电集成化 本着子系统小型化和多功能化的要求，以及蓄电池可靠性和稳定性要求的提高，充电系统将和电动汽车能量管理系统集成为一个整体，集成传输晶体管、电流检测和反向放电保护等功能，无需外部组件即可实现体积更小、集成化更高的充电解决方案，从而为电动汽车其余部件节约出布置空间，大大降低系统成本，并可优化充电效果，延长蓄电池寿命。（7）对蓄电池寿命影响小 电动汽车的蓄电池占电动汽车成本的主要部分，多数电动汽车的蓄电池占整车成本的一半以上，有的甚至超过整车成本的65%。因此，蓄电池的使用寿命极大地影响电动汽车的运行成本，这也是制约电动汽车发展的关键因素之一。如果电动汽车蓄电池性能早衰，电动汽车的续驶里程就会大大缩短，影响正常使用。如果蓄电池寿命提前终止，对于电动汽车来说就需要更换蓄电池。一旦更换蓄电池，对于电动汽车运营来说就会造成极大的负担。蓄电池寿命除了与蓄电池制造技术、制造工艺和蓄电池成组的一致性等因素有较大关系外，还与充电装置的性能直接相关。选用对蓄电池没有伤害的充电控制策略和性能稳定的充电装置，是保障蓄电池使用寿命达到设计指标，防止蓄电池过早损坏的合理途径，也是降低运营成本的重要技术措施之一。（8）操作简单化 电动汽车充电系统必须简单方便，可使所有用户都能独立操作完成。由于电动汽车应用对象是广大群众，虽然有技术要求和技术指导文件，但不能保证每个用户的学习和领会能力都在同一水平，也不可能因此而增加更多的人员来对电动汽车进行充电服务。如果充电系统操作烦琐而又复杂，势必会需求更多的高素质技术人员，增加管理成本。尤其对于公共充电系统，充电系统必须具有智能化的操作特性，降低对操作人员的要求。1.2.2 电动汽车充电系统的标准及充电连接器标准1.2.2.1 电动汽车充电系统的标准
目前电动汽车充电设施建设的规模小、数量少，所以电动汽车充电设施相关技术大部分还处在实际应用的初级阶段。国际上电动汽车充电系统的标准主要是国际电工委员会（IEC）发布的IEC 61851：2001，该标准包括三个部分，即一般要求（part1）、电动汽车与交流/直流电源的连接要求（part2-1）、电动汽车与交流/直流充电站的要求（part2-2）。
我国根据国内电动汽车的发展状况，于2001年制定了3个标准，这3个国家标准分别等同（或等效）采用了IEC 61851：2001的3个部分。近年来，电动汽车以及电力技术的快速发展，这些标准已不能完全满足当前的发展需求，而且这些标准中缺乏通信协议、监控系统等方面的内容。目前国家电网公司为了规范内部电动汽车的应用，已经颁布了6项与电动汽车充电设施相关的企业标准。
目前供电、充电和蓄电池系统应用集成技术与相关标准及规范研究的缺乏，仍然是电动汽车推广应用的主要薄弱环节，给电动汽车下一步的发展和充电设施的统一规划带来了很大的困难。能够保证大规模充电设施正常运营的充电设施监控系统尚无成熟产品，充电设施监控系统和充电桩间的通信协议和通信接口尚无统一的标准可以遵循，各充电设施之间也无信息联系。1.2.2.2 电动汽车充电连接器标准（1）CHAdeMO快充插座 CHAdeMO是CHArgedeMove的缩写，是日本日产及三菱汽车等支持的CHAdeMO插座。CHAdeMO从日语翻译过来意思为“充电时间短如茶歇”。这种直流快充插座可以提供最大50kW的充电容量。CHAdeMO快充插座如图1-2所示。图1-2 CHAdeMO快充插座
支持该充电标准的电动汽车车型包括日产聆风、三菱Outlander插电混合动力车、雪铁龙C-ZERO、标致iON、雪铁龙Berlingo、标致Partner、三菱i-MiEV、三菱MINICAB-MiEV、三菱MINICAB-MiEV卡车、本田飞度电动版、马自达DEMIOEV、斯巴鲁Stella插电混合动力车、日产eEV200等。日产聆风和三菱i-MiEV电动汽车都有两个不同的充电用插座，其中一个适用于基础J1772连接器，另外一个适用于日本本土的CHAdeMO标准连接器。
CHAdeMO采用的快速充电方式如图1-3所示，电流受控于汽车的CAN总线信号。即在监视蓄电池状态的同时，实时计算充电所需电流值，通过通信线向快速充电桩发送通知，快速充电桩及时接收来自汽车的电流命令，并按规定值提供电流。图1-3 CHAdeMO采用的快速充电方式
通过蓄电池管理系统一边监视蓄电池状况，一边实时控制电流，完全实现了快速、安全充电所需各项功能，确保充电不受蓄电池通用性限制。在日本，按照CHAdeMO标准建设的快速充电站已有1154座投入使用。在美国，采用CHAdeMO标准建设的充电站也已得到推广，来自美国能源部的最新数据显示，美国现有1344个CHAdeMO交流快速充电站。
CHAdeMO快充插座的优点是除了数据控制线外，还采用CAN总线作为通信接口，由于其抗噪性优越且检错能力高，通信稳定性、可靠性高，其良好的充电安全记录受到了业内的肯定。
CHAdeMO快充插座的缺点是最初设计的充电输出功率为100kW，连接器十分笨重，但在充电时的输出功率仅为50kW。（2）Combo插座 Combo插座可以允许电动汽车慢充和快充，是目前在欧洲应用最广的插座类型，包括奥迪、宝马、克莱斯勒、戴姆勒、福特、通用、保时捷以及大众都配置SAE（美国汽车工程师协会）所制定的充电界面；而且此类插座还可以和Mennekes类型兼容。Combo插座如图1-4所示。图1-4 Combo插座
在2012年10月2日，SAE相关委员会成员投票通过的SAE J1772修订草案成为全球唯一一个正式的直流充电标准。该标准的推出是为了改变鱼龙混杂的充电系统的现状，提升消费者对于电动汽车的购买积极性，基于SAE J1772修订版制定的关于直流快速充电的标准其核心为Combo连接器。
该标准之前的版本（2010年制定）明确了用于交流电充电的基础J1772连接器的规格，充电水平较低（交流Level 1针对120V，Level 2针对240V）。这种基础连接器目前已经得到广泛的应用，与日产聆风、雪佛兰沃蓝达以及三菱i-MiEV电动汽车兼容。而2012年制定的新版J1772标准中的Combo连接器除了具备原来的所有功能外，还多了两个引脚，可用于直流快充，但无法与当前生产的旧款电动汽车兼容。SAE的这套标准来自很多家大汽车制造商，因此它们的目标是希望这套快充装置的充电时间能够与加油时间不相上下，那就是在采用直流充电时，可以10分钟内完成充电，这就需要充电设施可以提供电压500V、最高达200A的电流。
Combo插座的优点是未来汽车制造商可以在其新车型上采用一个插座，不仅适用于第一代尺寸较小的基础交流连接器，还适用于第二代尺寸较大的Combo连接器，后者可以提供直流及交流两种电流，分别以两种不同的速度充电。
Combo插座的缺点是快充模式下需要充电设施提供电压500V、最高达200A的电流。（3）特斯拉插座 特斯拉汽车有一套自己的充电标准，号称能在30min充满可跑300km以上的电量，因此它的充电插座最高容量可以达到120kW，最高电流可达80A。特斯拉插座如图1-5所示。目前，特斯拉在美国已拥有908座超级充电站，而为了进入我国，特斯拉也已在我国建立了7座超级充电站，上海3座、北京2座、杭州1座、深圳1座。图1-5 特斯拉插座
特斯拉为了更好地融入各个地区，计划放弃对充电标准的控制，采用各国的国标，其在我国已经如此执行。虽然特斯拉如此做的有利效果是可以利用由我国政府投资建设的庞大充电网络，以提升特斯拉产品的销量，但对已经购买了特斯拉车型的车主，在标准改变后如何充电是面临的问题。如果没有相应的解决方案，特斯拉车主面临的矛盾，一是只能利用标准更改前建好的充电设施充电，充电便利性不会随时间推移改进；二是找特斯拉公司退车。
特斯拉插座的优点是技术先进，充电效率高。
特斯拉插座的缺点是与各国国标相悖，不妥协难以提升销量；妥协后充电效率将打折扣，处于两难境地。（4）CCS标准充电插座 为了改变混乱的充电接口标准现状，美系和德系的八大厂商（福特、通用、克莱斯勒、奥迪、宝马、奔驰、大众和保时捷）于2012年发布了“联合充电系统”。“联合充电系统”（combined charging system），即“CCS”标准。“联合充电系统”可将现行所有充电接口统一起来，这样，用一种接口就能够完成单相交流充电、快速三相交流充电、家用直流充电和超速直流充电四种模式。家庭和户外充电桩都可以使用此类能够提供最大32A交流电流的充电插座（慢充方式）。CCS标准充电插座如图1-6所示。图1-6 CCS标准充电插座
SAE已选定联合充电系统作为其标准，除SAE外，欧洲汽车制造商协会（ACEA）也已宣布选择了联合充电系统作为直流/交流充电界面，从2017年开始用于所有在欧洲销售的插电式电动汽车。自2014年德国与我国统一了电动汽车充电标准后，我国也加入了欧美系这一阵营，为我国的电动汽车发展带来前所未有的机遇。
CEE标准充电插座的优点是宝马、戴姆勒以及大众这三家德国汽车制造商将加大对我国的电动汽车投入，CCS标准或更有利于我国。
CEE标准充电插座的缺点是支持“CCS”标准的电动汽车，或者销量较小，或者刚刚开始发售。（5）GB/T 20234插座 我国在2006年就发布了《电动汽车传导充电用插头、插座、车辆耦合器和车辆插孔通用要求》（GB/T 20234—2006），详细规定了充电电流为16A、32A、250A交流和400A直流的连接分类方式，主要借鉴了国际电工委员会（IEC）2003年提出的标准，但是这个标准并未规定充电接口的连接针数、物理尺寸和接口定义。2011年，我国又推出了GB/T 20234—2011推荐性标准，替换了部分GB/T 20234—2006中的内容，其中规定：交流额定电压不超过690V，频率50Hz，额定电流不超过250A；直流额定电压不超过1000V，额定电流不超过400A。GB/T 20234插座如图1-7所示。图1-7 GB/T 20234插座
GB/T 20234插座的优点是相比2006年版的国标，对更多充电接口参数进行了详细标定。
GB/T 20234插座的缺点是标准仍不够完善。另外，其只是推荐性标准，也并未强制执行。
各国车企都已逐渐意识到“标准”才是左右电动汽车发展前景的关键因素，近年来全球充电标准逐渐从“多样化”走向了“集中化”。但要真正实现充电标准统一，除了接口标准之外，还需要电流通信标准，前者关乎接头是否吻合，后者则影响插头插入时能否通电。电动汽车充电标准统一化仍然任重而道远，车企和各国政府都需要进一步“放开姿态”，电动汽车才可能有未来。1.3 电动汽车充电设施1.3.1 电动汽车充电桩的功能及构成1.3.1.1 电动汽车充电桩的功能
根据电动汽车充电方式的不同，电动汽车充电设施可以分为充电桩、充电站、换电站、充换电站四种类型。（1）充电桩 电动汽车充电桩的功能类似于加油站里面的加油机，是一种“加电”设备，直流充电桩是一种高效率的充电器，利用专用充电接口，采用传导方式，可以快速地给电动汽车充电。电动汽车充电桩具有相应的通信、计费和安全防护功能。市民只需要购买IC卡并充值，就可以使用充电桩为汽车充电。
充电桩可以固定在地面或墙壁上，安装于公共建筑（公共楼宇、商场、公共停车场等）和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。充电桩外观如图1-8所示。图1-8 充电桩外观
充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。充电桩一般提供常规充电和快速充电两种充电方式，人们可以使用特定的充电卡在充电桩提供的人机交互操作界面上刷卡使用，进行相应的充电方式、充电时间、费用数据打印等操作。利用充电桩给电动汽车充电时，显示屏能显示充电量、费用、充电时间等数据。
为满足大规模的家用电动汽车用户及时、方便地充电的需求，可在住宅小区或商业大厦的专用停车场安装一定数量的智能充电桩，充电桩可提供220V或380V交流电源接口，为电动汽车提供应急充电服务。充电桩占地面积很少，建设成本较低，更适合于支撑大规模的家用电动汽车充电。根据电流种类不同，充电桩可分为直流充电桩、交流充电桩、交直流一体充电桩，分别采用相应的充电方式完成对车载蓄电池的充电。
①直流充电桩是俗称的“快充”装置，它固定安装在电动汽车外，与交流电网连接，为电动汽车蓄电池提供小功率直流电源的供电。直流充电桩具有充电机功能，可以实时监视并控制被充电蓄电池状态，同时，直流充电桩可以对充电电量进行计量。
直流充电桩的输入电压采用三相四线AC 380V±57V，频率50Hz，输出为可调直流电，直接为电动汽车的动力蓄电池充电。一般充电功率10～40kW，充电时间1～4h；占地面积也不大（1～22m）。由于充电功率不大，一般的动力用电回路可满足使用。由于直流充电桩采用三相四线制供电，可以提供足够的功率，输出的电压和电流调整范围大，可以满足快充的要求。
直流充电桩具有无人值守、智能刷卡消费和区域组网管理功能，方便运营部门管理。电动汽车在市内运行时，中间停顿的机会较多，此时也是对电动汽车临时补充充电的机会。直流充电桩投资小，占地小，电网较易满足，因而可以大量在停车场、办公楼、购物中心、宾馆、饭店、游览区、有车位街道、小区等设置。
②交流充电桩是俗称的“慢充”装置，固定安装在电动汽车外、与交流电网连接，为电动汽车车载充电机（即固定安装在电动汽车上的充电机）提供交流电源，同时具备计量计费功能。交流充电桩只提供电力输出，没有充电功能，需连接车载充电机为电动汽车充电。交流充电桩具有占地面积较小、布点灵活等特点。
交流充电桩提供单或双路220V AC/380V AC输出接口，为电动汽车车载充电机提供交流电源，交流充电桩基本结构由箱体、安全配电盘、磁电开关、电量计量、刷卡消费和智能管理系统组成。
交流充电桩的输出功率一般为5kW（220V AC）/20kW（380V AC），但真正的充电功率是受车载充电机制约的，一般小型电动汽车的车载充电功率为2～3kW之间。鉴于费用较低和充电时间方便的原因，电动汽车将优先选择在夜间充电，由于我国大部分家庭没有自己的专属车库，户外也不允许私拉电线，因而需要为每一辆电动汽车配备1个交流充电桩。（2）充电站 电动汽车充电站是指为电动汽车充电的站点，与现在的加油站相似。充电站至少应具备补充能源（主要为电能）和提供维修服务两大基本功能，并配备相应的专业技术人员来完成这项工作。在充电站的基础设施方面，需配备电力输入设备（接口与缆线）、快速充电机、电能输出设备线路（接口与缆线）、动力源性能检测与诊断仪器、专用灭火器材以及电动汽车零配件等。充电站主要由行车道、充电区、配电装置、充电装置、监控装置等组成，充电站内有多台充电机、多个充电桩，占地面积较大，采取快充、慢充等多种方式为电动汽车提供电能，并能够对充电机、蓄电池进行状态监控。
充电站按照功能可以划分为四个子模块，即配电系统、充电系统、蓄电池调度系统、充电站监控系统。充电站给电动汽车充电一般分为两种方式，即普通充电、快速充电。普通充电多为交流充电，可以使用220V或380V的电压。快速充电多为直流充电。充电站主要设备包括充电机、充电桩、有源滤波装置、电能监控系统。（3）换电站 换电站的功能是将电动汽车开到换电站，把车上的蓄电池取下，换上充满电的蓄电池，同时支付相应的费用。电动汽车换电站可以省去车主大笔的购买蓄电池的费用，并且可以解决充电时间过长的问题，但因蓄电池重量大，必须使用机械设备更换，而且对电动汽车制造有一定的限制，即必须统一蓄电池标准，对基础设施建设要求高。换电站为用户提供更换蓄电池和蓄电池维护服务，换电站的主要设备是蓄电池拆卸、安装设备，换电站具有操作专业性强、更换蓄电池时间短、占用场地面积比充电站小等特点。换电站对换下的蓄电池进行统一充电和维护，其优点是快速，用户换完蓄电池就可以上路，比加油都快。（4）充换电站 电动汽车充换电站具有充电站、换电站的功能，电动汽车充换电站是一种较为综合的电动汽车能量补给场所，具有蓄电池更换及大功率充电设备，可对不同型号的车辆蓄电池进行普通充电和快速充电，为多种车辆提供不同要求的充电服务。
充换电站由多台充电机、充电桩组成，占地面积较大，采取快充、慢充和换蓄电池等多种方式为电动汽车提供电能，并能够对充电机、动力蓄电池、蓄电池更换设备进行状态监控。一个完整的充换电站主要由配电室、中央监控室、充电区、更换蓄电池区和蓄电池维护间五个基本组成部分。
①配电室。充换电站的配电室内部建有变配电设备、配电监控系统以及相关的控制、补偿设备、计量设备。充换电站的配电室包括高压配电和低压配电两部分。
a.高压配电部分包括高压供电线路和高压供电设备等，其功能是将高压电变换为低压电。根据电动汽车的动力蓄电池容量、充电时的电压和电流设置、车辆数量等数据的不同，充电系统总容量可能达到兆伏安等级以上，此时需要采用高压供电方式为充电系统供电。
b.低压配电部分包括低压配电线路和低压配电设备等，其功能是将低压动力电源分配给充电机及其他辅助设备，完成对电动汽车的充电及其他辅助功能。
②中央监控室。中央监控室用于监控整个充换电站的运行情况，并完成数据库管理、报表打印等。内部建有充电机监控系统主机、烟雾传感器监视系统主机、配电监控系统通信接口、视频监视终端等。充换电站智能综合管理网络架构如图1-9所示，充换电站安防监控系统如图1-10所示。图1-9 充换电站智能综合管理网络架构图1-10 充换电站安防监控系统
③充电区。电动汽车在充电区完成电能的补给，充电区内部设有充电平台、充电机以及充电站监控系统网络接口，同时应配备整车充电机。为满足使用自带动力蓄电池和不急于更换动力蓄电池的客户充电需要，充换电站设有车辆充电停放地及相应的充电桩。同样，在停车场也设置带电表计费的充电桩，使用后交付停车费及电费，这种费用要比换蓄电池所需费用低。充换电站内充电机、充电桩、电动汽车通信网络如图1-11所示。图1-11 充换电站内充电机、充电桩、电动汽车通信网络
④更换蓄电池区。更换蓄电池区是车辆更换蓄电池的场所，需要配备蓄电池更换设备，同时应建设用于存放备用蓄电池的蓄电池存储间。因蓄电池重量大，更换时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。
⑤蓄电池维护间。蓄电池维护间包括筛选和维护间、充电间以及备用蓄电池库，蓄电池重新配组、蓄电池组均衡、蓄电池组实际容量测试、蓄电池故障的应急处理等工作都是在蓄电池维护间进行的。其消防等级按化学危险品处理。蓄电池维护间可采用计算机控制的大型充电设备，可同时为几十至几百个不同型号蓄电池按各自最佳的标准化电流程序同时充电，手动或自动识别蓄电池种类，按电荷量计费。
蓄电池进入维护车间后，首先进行蓄电池的筛选，确定蓄电池的好坏。不能使用的蓄电池进行恰当处理，避免污染环境，可以继续使用的蓄电池进行维护和活化。维护完的蓄电池送充电间充满电后，进行装箱，为编组准备蓄电池。1.3.1.2 电动汽车充电计费系统及充电设施应用方案（1）电动汽车充电计费系统 电动汽车充电计费系统由以下三部分组成。
①充电计费系统管理平台，对系统涉及的基础数据进行集中式管理，例如电动汽车信息、购电用户信息、资产信息等。
②充电计费系统运营平台，用于对电动汽车的充放电及购电用户的充值进行运营管理。
③充电计费系统查询平台，用于对管理平台及运营平台产生的相关数据进行综合查询。（2）电动汽车充电设施应用方案 建立电动汽车快速充电网络，加快停车场等公共场所公用充电设施建设，如充电桩等措施，使新能源汽车战略落到实处。在加速电动汽车充电设施布局和建设中，国家电网、中石化、中海油、南方电网、中石油等大型央企纷纷发挥自身优势，均在全国范围内开始为充电设施建设献力。
石化行业基于现有的终端网络，将部分加油站改造成为具备充电功能的综合服务站，石化行业应用方案如图1-12所示。公交集团利用原有的停车站场建设充换电站，公交充换电站应用方案如图1-13所示。出租车充电设施通常设置快充充电终端，电动出租车在1h内即能充满电，出租车充电设施应用方案如图1-14所示。图1-12 石化行业应用方案图1-13 公交充换电站应用方案图1-14 出租车充电设施应用方案（3）电动汽车充电设施安装地点
①充电桩。安装在户外的充电桩防护等级不应低于IP54，安装在户内的充电桩防护等级不应低于IP32。充电桩一般建设在以下场所。
a.公共停车场。公共停车场是充电桩的最佳安装地点之一，其交通方便、出入方便，充电桩可与停车位分开或合并收费。
b.大型购物中心。在大型购物中心设置充电桩必然会受到购物中心欢迎，电动汽车的驾乘人员会利用充电时间顺便购买商品，这样，可与购物中心实现双赢。
c.居住小区。这是最贴近用户的地方，虽然小区内可以设置许多慢速充电桩，但有急事需要外出是几乎每个人都可能遇到的事情，慢速充电站必须与快速充电站结合起来才能发挥作用。
d.单位、写字楼等。一般单位与写字楼都有停车场地，单位购置充电桩不仅可为本单位的电动汽车服务，也可为本单位员工的电动汽车服务，当然也可允许社会车辆快速充电。
②可移动箱式电动汽车快速充电设施。设在可停车的路边地段。城市停车越来越难，许多非主干道，都被允许用来临时停车，由于可移动箱式电动汽车快速充电设施占用的面积非常小（小于20㎡），可供可移动箱式电动汽车快速充电设施放置的位置非常多，并且根据需要进行随时移动。
③箱式电动汽车快速充电设施。在高速公路服务区设置箱式电动汽车快速充电设施，就可连接周边城市。数量不多，但意义很大，它将大大增加电动汽车用户的信心。
④新能源（太阳能和风能）储能充电设施。特殊景区、重要国道、偏远公路和用电无保障地域，可采用新能源（太阳能和风能）储能充电设施。
⑤应急充电车。改装部分应急充电车，对因电能耗尽抛锚路边的电动汽车进行应急充电。1.3.2 电动汽车充电桩的分类及业务模式1.3.2.1 充电桩分类
①充电桩按安装方式可分为落地式充电桩和壁挂式充电桩。
a.落地式充电桩适合安装在不靠近墙体的停车位。
b.挂壁式充电桩适合安装在靠近墙体的停车位。
②充电桩按安装地点可分为公共充电桩、专用充电桩及自用充电桩。
a.公共充电桩是结合停车泊位建设在公共停车场（库）内，为社会车辆提供公共充电服务的充电桩。公共场所和大型住宅停车库内设置的充电桩可设置快、慢两种充电模式，但充电桩应当智能化，以解决峰谷分时段计费、安全报警、防盗等问题。
b.专用充电桩是建设在单位（企业）自有停车场（库），为单位（企业）内部人员使用的充电桩。
c.自用充电桩是建设在个人自有车位（库），为私人用户提供充电的充电桩。自用充电桩普遍采用慢速充电方式，利用夜间充电（持续7～8h）。夜间给电动汽车充电可以享受用电量低谷期的电价折扣，既省时又经济；慢速充电还能延长蓄电池寿命。
③充电桩按充电接口数可分为一桩一充和一桩多充。1.3.2.2 电动汽车充电设施的业务模式
电动汽车充电设施的业务模式是指电动汽车用户在汽车电能将要耗尽时，选择到固定地点的充电桩为汽车蓄电池进行直接充电的模式。在这种业务模式下，电动汽车用户可通过充电桩直接为汽车的蓄电池充电，即时消费电力产品并通过现场付费的模式支付费用，完成交易。为此，建设相应的电动汽车充电计费系统，引入集中式的信息管理平台，是开展电动汽车充电桩建设工作的重要组成部分。
根据国外电动汽车充电设施的实际运行情况来看，技术与充电方式的不同，电动汽车充电设施站的业务模式基本上可以分为“整车充电”与“蓄电池更换”两种模式。（1）整车充电模式 整车充电模式是很多国家研究试验的重点，这种模式把蓄电池与车辆作为一个整体来考虑，其规模化发展的关键是能够研制生产出“容量大、成本低、充电快、寿命长”的蓄电池产品，在便捷性上满足用户的需求，具体包括常规充电和快速充电两种类型。
在电动汽车整车充电模式中，常规充电和快速充电的盈利方式是一样的，只是向用户所收取的充电费用不同而已。该模式运营需要行业方面的企业和个人参与，主要包括电动汽车制造商、蓄电池生产商、充电设施运营商、能源供给企业、电动汽车用户及政府部门。
该模式在运营过程中，首先是能源供给企业通过向充电设施运营商支付一定的建设费用来建设电动汽车充电设施，当用户对电动汽车充电时，能源供给企业、充电设施运营商向用户收取一定的充电费用来实现自身的盈利。（2）蓄电池更换模式 更换蓄电池模式也称租赁蓄电池模式，是一种把车辆与蓄电池分开考虑的思路。用户只购买汽车，由专门的蓄电池租赁公司负责蓄电池的购买、租赁、充电、快速更换及管理。可以让用户像“汽车加油”一样方便地得到能源供给。它的运营模式是通过各个蓄电池更换站集中对标准化的蓄电池充电，电动汽车用户需要补充能源时，可以非常方便地到任意一个更换站更换充好电的蓄电池。
能源供给企业购买蓄电池后，通过向中间充电设施运营商支付一定的建设费用来进行更换站的建设。电动汽车用户在购买“裸车”后，去蓄电池更换站办理相应的“租赁手续”及交一定的租金就能使电动汽车投入使用。租赁的手续及租金由相关部门协商而定，因换给消费者的是一块充满电的蓄电池，加上一些其他成本，租赁蓄电池的价格肯定要比消费者自己在家充电高，但是绝对远远低于燃油的费用。用户在蓄电池的使用过程中不仅要交租金，每次更换蓄电池时根据蓄电池电量的消耗情况，用户还要向蓄电池更换站交纳相应的电费。
为了使得更换更加快捷，需要更换蓄电池的车辆进站之前向站台提出蓄电池更换请求，以便站台调度安排停车位置、通知蓄电池更换库准备整车更换的蓄电池，并运至更换蓄电池区、准备卸载设备。当车辆进站后，根据调度指令将车开到更换蓄电池区准确位置，准备更换蓄电池。在更换蓄电池前，必须仔细翻阅车载监控装置故障记录，检查车辆蓄电池在运营过程中是否故障。如果有故障记录，则记录故障信息（包括故障位置和类型），再清除故障记录。然后进行蓄电池更换，断开整车的高低压供电后才能卸载蓄电池。卸载时将故障蓄电池箱和无故障蓄电池箱分开摆放。将故障蓄电池箱和故障信息一并送至维护车间，无故障的蓄电池箱送至充电区充电。卸载完毕后，将已经准备好的蓄电池装车。接通整车的高低压供电，再进行一次故障诊断，确保更换完蓄电池，整车运行正常后将车驶出更换蓄电池区。
电动汽车充电设施的运营究竟选取哪种模式，应围绕“快速、健康、高效地推动电动汽车产业的发展和普及”这一核心目标，结合技术发展趋势和现实条件进行综合考量。最主要包括以下三个方面。
①消费者使用的总体经济性和方便性，这关系到运营模式的竞争力。
②能源供给企业的盈利模式，这决定着电动汽车充电设施的可持续发展能力。
③对城市电网运行的影响，这是城市整个电网能否安全、高效运行的关键因素。（3）我国电动汽车充电设施运营模式的发展方向
①整车充电中的慢速充电方式可以充分利用低谷电力充电，电费相对降低，但是充电时间过长使车辆的使用十分不便。快速充电方式的充电时间短，易于车辆的使用，但是充电费用较高，且会大大缩短蓄电池的使用寿命，整车充电模式的初次购买及后续更换蓄电池的费用很高（占车辆总费用30%～50%）。整车充电中的快充模式若大量使用，将使得电网谐波污染问题突出，治理成本提高。
②换蓄电池模式属于能源新物流模式。换蓄电池模式有利于蓄电池生产企业规模化、标准化生产，有利于能源供给企业的规模化采购与集约化管理，能够显著降低总运营成本。能源供给企业作为一个相对独立的中间运营商，有利于政府施加更具针对性的扶持和优惠政策，如电价政策、购买蓄电池补贴政策等，容易建立起清晰的财务盈利模式，比单纯提供充电服务可获得更高的经济回报，具有更大的发展空间。换蓄电池模式采取的蓄电池集中充电，便于统一调度、管理和监控，能够最大限度发挥削峰填谷作用，提高电力系统负荷率，最大限度减少谐波污染等对电网的不利影响，有利于电网的安全稳定运行和电力资源的优化利用。
综上所述，换蓄电池模式具有更突出的优势和更广阔的发展前景。考虑到差异化需求和特殊情况下电能补给的需要，以更换蓄电池为主、整车充电为辅的运营模式将成为我国电动汽车充电站未来发展的主流模式。第2章 电动汽车充电桩安装技术2.1 电动汽车充电桩安装常用工具操作技能2.1.1 螺丝刀操作技能2.1.1.1 螺丝刀分类
螺丝刀（又称改锥）是一种用来紧固或拆卸螺钉的工具，常用的螺丝刀如图2-1所示，一般分为一字形和十字形两种。图2-1 常用的螺丝刀（1）一字形螺丝刀 一字形螺丝刀的规格用柄部以外的长度表示，常用的有100mm、150mm、200mm、300mm、400mm等。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]