作者：周志敏、纪爱华 编
出版社：化学工业出版社
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电动汽车充电技术与充电设施工程设计试读：
前言
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与开发，其中能源供给系统是指充电基础设施，即供电、充电和蓄电池管理系统及能源供给模式。电动汽车充电设施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，充电设施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建设是促进和支撑电动汽车发展的重要环节，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。
本书结合我国电动汽车的发展趋势及充电技术的发展，以电动汽车充电技术及充电设施建设的工程设计为核心内容。编写过程中在尽量做到有针对性和实用性的基础上，力求做到通俗易懂和结合实际，使得从事电动汽车充电设施设备开发、工程设计及运营管理的人员从中获益，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设施的工程设计和最新应用技术。
本书在编写过程中无论从资料的收集和技术信息的交流都得到了国内外的专业学者与同行及电动汽车充电设施制造商的大力支持，在此表示衷心的感谢。
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 电动汽车发展历程及分类1.1.1 国内外电动汽车发展历程1.1.1.1 国外电动汽车发展历程
电动汽车的历史并不比内燃机汽车短，它也是最古老的汽车之一，甚至比奥托循环发动机（柴油机）和奔驰发动机（汽油机）还要早。苏格兰商人罗伯特-安德森在1832～1839年（准确时间不明）研发出电动汽车。
1835年，荷兰教授Sibrandus;Stratingh设计了一款小型电动汽车，他的助手克里斯托弗·贝克则负责制造。但更具实用价值、更成功的电动汽车由美国人托马斯·达文波特和苏格兰人罗伯特·戴维森在1842年研制，他们首次使用了不可充电电池。
Gaston;Plante于1865年在法国研发出性能更好的动力电池，其同乡卡米尔-福尔又在1881年对电池进行了改进，提高了电池容量，为电动汽车的发展铺平了道路。奥地利发明家Franz;Kravogl在1867年的巴黎世界博览会上推出了一款双轮驱动电动汽车。法国和英国是第一批支持发展电动汽车发展的国家。1881年11月，法国发明家Gustave;Trouve在巴黎举行的国际电力博览会上展示了世界上第一辆电动三轮车，并表示电动汽车在1884年可以实现量产。
在1891年，William;Morrison制造了六座电动厢式客车。19世纪90年代到20世纪初期，电动汽车技术得到了高速发展，相对于内燃机汽车的优势逐渐形成。
1897年，美国费城电车公司研制的纽约电动出租车实现了电动汽车的商用化，20世纪初，安东尼电气、贝克、底特律电气（安德森电动汽车公司）、爱迪生和其他公司相继推出电动汽车，电动汽车的销量全面超越汽油动力汽车。电动汽车也逐渐成为上流社会喜好的城市用车，其具有清洁、安静，并且易于操控等特点，非常适合女性驾驶。由于当时没有晶体管技术，因此电动汽车的性能也受到限制，这些早期的电动汽车行驶速度最快大约只有32km/h。
在19世纪末20世纪初迎来经济繁荣的美国，人们的收入快速增长，汽车开始流行起来。在1899～1900年间，电动汽车销量远远超过其他动力的汽车。电动汽车相比同时代的其他动力汽车具有非常明显的优势，它们没有震动，没有难闻的废气，也没有汽油机巨大的噪声。汽油机汽车需要换挡，令其操控起来比较繁杂，而电动汽车不需要切换挡位。虽然蒸汽机汽车也不需要换挡，但却需要长达45min的漫长的预热时间，并且蒸汽机汽车加一次水的续驶里程，相比电动汽车单次充电的续驶里程更短。由于当时只有城市中才拥有良好路面，汽车只能在本地使用，因此电动汽车续驶里程短的问题并没有成为阻碍其发展的原因。
电动汽车最初因为缺乏充电配套设施而阻碍了发展，但是随着电网的高速发展，到了1912年，很多美国家庭已经通电，从而能够在家中完成充电。
在19世纪末，电动汽车与内燃动力汽车相比，除了车速略低外，在其他方面的优点很多，比如启动方便，电动机工作时没有噪声，没有发动机的震动和难闻的汽油味。直流电动机低转速时的大扭矩输出特性使电动汽车需要复杂的传动系统且操作简便，因而电动汽车成为了机动交通工具的一个主要发展方向。
19世纪末期到20世纪初期，是电动汽车的黄金时期，法国和英国都出现了电动汽车制造公司，1899年4月29日，比利时人Camille;Jenatzy驾驶着一辆名为La;Jamais;Contente的炮弹外形电动汽车以105.88km/h的速度刷新了由汽油动力发动机保持的世界汽车最快车速的速度记录，这是汽车速度第一次突破100km/h大关，La;Jamais;Contente电动汽车保持着这个汽车速度记录进入到了20世纪。
不过，电动汽车的黄金时代并没有持续太久，20世纪20年代后，内燃机技术达到了一个新水平，装备内燃机的汽车速度更快，加一次油可持续巡航里程是电动汽车的3倍左右，且使用成本低。相比之下，电动汽车的发展进入了瓶颈时期，在降低制造成本和改善使用便利性方面没有明显的进步，在这种背景下，电动汽车很快失去了存在的意义，在1940年左右电动汽车基本上就从欧洲和美国汽车市场中消失。
1973年爆发的中东石油危机令全世界陷入石油短缺的境地中，人们又开始关注其他动力汽车，电动汽车再一次进入到人们的视线中。20世纪80～90年代，日本和美国的汽车厂家生产了一系列电动汽车，比如克莱斯勒TEVan和丰田RAV4EV，名气最大的是1996年通用汽车公司投产的EV1电动轿车，不过，它们最终都是昙花一现。
经过几十年的发展，虽然屡次出现机会，但是直到21世纪初期电动汽车没有再现19世纪末期至20世纪20年代初期的辉煌，其根源在于电动汽车的生产成本相对较高、保养成本高、续航里程短和充电便利性差，这些弱点严重阻碍了电动汽车的普及。
目前，能源危机与环境危机日益加重，可持续发展的理念逐渐深入人心，业界的目光聚焦于以电动汽车为典型代表的新能源汽车产业。为了推动这一伟大的历史进程，世界各国政府都出台了各种各样的鼓励和扶持政策，电动汽车工业迎来发展的大好契机。
随着电动汽车产业的快速发展，派生出了新兴产业——电动汽车充电站。充电站承担着为电动汽车动力电池提供电能的重要使命，高质量、多功能的充电设备可以有效保护电池，监控电池工作状态，并为电池提供非常高效的充电方案。如果将电池比喻为电动汽车“心脏”的话，那么充电站就是这颗“心脏”健康工作的有力保障。1.1.1.2 我国电动汽车的发展历程
我国在电动汽车领域的研究探索始于20世纪60～70年代，系统研发起步于“九五”时期，比美国、日本、欧盟等国家和地区至少晚20年的时间。然而，在近10年内，通过国家“863计划”持续、有序、系统的研发支持，我国电动汽车行业取得了快速发展，不仅攻克了一系列关键技术，而且自主研发的电动汽车整车产品已实现小批量进入市场，在部分领域已实现了与国外同步发展。国内电动汽车行业的发展大致经历了三个历史阶段。
①第一阶段，20世纪60年代到2001年的萌芽阶段。这一时期，我国并没有系统地支持电动汽车领域的技术研发，国内各企业集团也没有将电动汽车作为研发投入的重要方面。我国汽车制造企业几乎没有推出一款电动汽车整车产品。而在同时期，国外大汽车公司已开发生产了100多种型号的电动汽车，其中，已有10多种纯电动汽车车型投入商业化生产。两相对比，我国的电动汽车发展至少落后发达国家20年。然而，可喜的是，自“八五”电动汽车被列入国家科技攻关计划以来，到“九五”时期，我国政府已经意识到发展电动汽车的重要性，正式将其列入国家重大科技产业工程项目，这为电动汽车的进一步研发奠定了基础。
②第二阶段，2001年9月～2007年11月的研发培育阶段。该时期的划分是以两个标志性事件为起点的。首先，2001年9月，科学技术部组织召开了“十五”国家高技术研究发展计划（863计划）“电动汽车重大科技专项”可行性研究论证会，会议通过了专项可行性研究报告，标志着电动汽车专项正式启动，这是我国第一次系统支持电动汽车的研发。其次，2007年11月，《新能源汽车生产准入管理规则》正式实施，该规则的实施为电动汽车在我国正式上市销售铺平了道路。这一时期，我国的电动汽车取得了一系列关键技术突破，三类电动汽车分别完成了功能样车、性能样车和产品样车试制；以幸福使者微型轿车为基础开发的纯电动轿车实现了小批量生产和出口；若干个品牌的纯电动客车、混合动力客车和混合动力轿车在北京、武汉等城市进行了小规模示范运行；部分自主研发的混合动力轿车已基本完成了商品化的前期准备工作。这一时期，我国电动汽车行业取得了重要的研发进展，缩短了与发达国家间的差距，为形成电动汽车产业打下了坚实的基础。
③第三阶段，《新能源汽车生产准入管理规则》正式实施以来的产业培育阶段。这一时期，随着“863计划”取得成果的陆续产业化，我国汽车制造企业的电动汽车整车产品开发能力大幅提升，一批具有自主品牌的混合动力轿车产品获国家发改委汽车新产品公告批准，长安汽车、奇瑞汽车和比亚迪汽车的自主创新混合动力轿车上市销售。同时，通过先期在北京、天津、武汉、深圳等7个城市及国家电网公司开展了电动汽车小规模示范运行考核，在北京奥运会期间，我国成功地实现了595辆自主研发电动汽车的集中、高强度商业化示范运行，表明国内电动汽车行业已具备形成产业的能力。
目前，我国电动汽车行业已建立起较为合理的行业创新体系，取得了动力系统技术平台构建、关键零部件和新技术开发、整车产品上市、示范运行等多方面的突破，已基本形成了未来产业发展的雏形，在国家产业政策和财政补贴政策的支持下，即将迎来规模发展阶段。1.1.1.3 电动汽车发展趋势
①在目前国内市场价格的基础上，可粗略计算出各种提供电能技术的价格比。即电网供电∶柴油机供电∶铅酸动力电池供电∶镍氢动力电池供电∶锂动力电池供电∶燃料电池供电=1∶6∶6∶19.2∶20.4∶80。这从一个侧面反映了各种供电方式距离电动汽车市场的远近。当然，随着石油价格的上升、电池技术的进步，这些比例关系将发生很大的变化。
②由于铅酸动力电池的供电成本大体与柴油机供电相等，因此它仍然是低端电动汽车市场的主要动力电池。磷酸锂动力电池技术进步较快，它最有可能成为铅酸动力电池的竞争对手，率先成为高端电动汽车市场的主要动力电池。
③由于混合动力汽车仅需配置纯电动汽车1/10的动力电池容量，整车有较为接近市场的性价比，因此它仍将是近期实现产业化的主要电动汽车种类。考虑到我国国情，目前仍应大力推广使用混合动力大客车，进一步降低制造成本，减少油耗和排放。
④在锂动力电池性价比进一步提升后，外接充电式混合动力汽车（PHEV）有望成为理想的“上班族”乘用车，它可大幅度减少油耗和降低排放，但是由于较高的价格，它可能首先在发达地区得到推广应用。
⑤燃料电池虽然是理想的清洁能源，但是目前它的性价比太低，要达到可以进入市场的性价比，可说是任重而道远，必须从基础材料和基本理论上有重大突破，才可能进入汽车市场。
⑥电动轮已成为国外电力驱动技术的重要发展趋势，并已在军用越野车上得到实际应用，证实它在技术经济上的重要优势，我国虽也有不少单位研发，但始终未进入“863计划”，技术进步缓慢，因此有必要奋起直追，尽快掌握这种先进的电驱动技术。1.1.2 电动汽车分类
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，形成技术原理先进、具有新技术和新结构的汽车。
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、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车。新能源汽车和电动汽车的分类关系如图1-1所示。图1-1 新能源汽车和电动汽车的分类关系1.1.2.1 纯电动汽车
纯电动汽车是完全由可充电动力电池（如铅酸动力电池、镍镉动力电池、镍氢动力电池或锂动力电池）提供动力源的汽车，纯电动汽车由底盘、车身、动力电池组、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，由于发电厂大多建于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。纯电动汽车的能源转换效率超过采用汽油机的汽车，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。同样的原油经过粗炼，送至电厂发电，发出的电充入动力电池，再由动力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航里程较短、动力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，市场较小。主要原因是由于电动汽车的动力电池普遍存在价格高、寿命短、外形尺寸大、重量重、充电时间长等严重缺点。目前电动汽车采用的动力电池类型主要有铅酸动力电池、镍氢动力电池和锂动力电池，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电池上每取出1kW·h电能所必须付出的费用时，假设动力电池最高可充电的荷电状态（SOC）为0.9，放电SOC为0.2，即实际可用的动力电池容量仅占总容量的70%；电网供电价为0.5元/（kW·h），动力电池的平均充放电效率为0.75。粗略计算可知，虽然从电网取电仅需0.5元/（kW·h），但电能充入动力电池再从动力电池取出，铅酸动力电池每提供1kW·h电能的价格为3.05元左右，其中2.38元为动力电池折旧费，0.67元为电网供电费，而镍氢动力电池为9.6元，锂动力电池为10.2元，即后2种先进的动力电池供电成本是铅酸动力电池的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），即从铅酸动力电池提供电能的价格大致和柴油机发电价格相等，仅从取得能量的成本来考虑，采用铅酸动力电池比汽油机有一定价格优势，但是由于铅酸动力电池太过笨重，充电时间又长，因此只被广泛用于车速低于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。实践证实铅酸动力电池在这一低端产品市场上有较强的竞争力和实用性。
相对铅酸动力电池，镍氢动力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。镍氢动力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%，导致镍氢动力电池价格居高不下。镍氢动力电池并非是电动汽车的理想动力电池，其可能只是一种过渡性的动力电池。目前，镍氢动力电池仍是近期和中期电动汽车使用的首选动力电池，随着锂动力电池的大规模生产和成本的降低，镍氢动力电池终将退出。
锂动力电池技术发展很快，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℃。近年由于磷酸铁锂动力电池的研发有重大突破，又大大提高了锂动力电池的安全性，目前已有许多发达国家将锂动力电池作为电动汽车用动力电池的主攻方向。预计到2020年以后，锂动力电池的性价比有望达到可以和铅酸动力电池竞争的水平，而成为未来电动汽车的主要动力电池。
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。1.1.2.2 混合动力汽车
由于完全由动力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，难以与传统汽车相竞争，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，至今累计产销量已超过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，同时配有动力电池、电动机来改善低速动力输出和燃油消耗的汽车。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，此时发动机处于油耗低、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），由动力电池来补充；负荷少时，富余的功率可用于发电给动力电池充电，发动机可持续工作，动力电池又可以不断得到充电。
②因为有了动力电池，所以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，由动力电池单独驱动，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动力电池充电，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，技术最成熟并已被成功实现了商业化，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动力电池充电，充电后可用车载动力电池作为电动汽车行驶的驱动动力。另外，在动力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动力电池充电，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，而且它一定程度上解决了纯电动汽车续驶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。1.1.2.3 燃料电池汽车
燃料电池汽车是指以氢气、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，燃料电池汽车目前和今后一段时间尚不具备商业化的条件。1.2 电动汽车电能补给方式及充电设施1.2.1 电动汽车的电能补给方式
电动汽车的车载动力电池的电能补给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动力电池的电能补给。电动汽车的种类和运行特点决定了其能源补给方式。按照动力电池是否与车体分离，可分为整车充电方式和动力电池更换方式两种。（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，动力电池无需从车辆上卸下。优点是充电操作过程简单，不涉及动力电池存储、动力电池更换等过程。但车辆充电时间占用了车辆的运营时间，车辆利用率较低，不利于保持动力电池组的均衡性以及延长动力电池组的使用寿命。（2）动力电池更换方式 当车辆进行补充充电时，将需要充电的动力电池从车辆上卸下，再给车辆安装已充满电的动力电池，车辆即离开继续运营，对卸下的动力电池采用地面充电设施进行补充充电。采取动力电池地面充电方式有利于提高车辆使用效率，提高动力电池使用寿命，但对车辆及动力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，以及动力电池的数量、性能、系统配置成本与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如下。
①适合采用整车充电方式的车辆。城市环卫车辆、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。它们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适合采用动力电池更换充电方式的车辆。出租车、社会运营车辆。它们需要及时、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动力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。既考虑这些车辆动力电池的使用性能和寿命，又保证车辆运营时间，提高利用率。它们在停运期间可采用整车充电方式，而在运营期间采用动力电池更换方式。此外，车辆动力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就可以由车辆所属公司建立动力电池存储间，而对于数量少且归属权相对分散的车辆就可以由动力电池配送中心配送动力电池，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。私家车辆，由于其使用时间较短，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，由于一般私家车动力电池容量较小，冲电功率也较小，充电机可配置在车上。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。1.2.2 电动汽车充电设施功能及分类1.2.2.1 电动汽车充电设施功能
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，可快速给电动汽车车载动力电池充电。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电动汽车的车载动力电池充电。
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的车载动力电池充电。充电桩外观如图1-2所示。图1-2 充电桩外观
充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有与电动汽车充电插座连接的充电插头。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。充电桩在给电动汽车充电时，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充电桩，占地面积很少，建设成本较低，更适合为家用电动汽车的车载动力电池充电。1.2.2.2 电动汽车充电设施分类
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）电动汽车充电桩 根据电流种类不同，充电桩可分为交流充电桩、直流充电桩、交直流一体充电桩，分别采用相应的充电方式完成对车载动力电池充电的功能。
①直流充电桩是俗称的“快充”装置，固定安装在地面与交流电网连接，是为电动汽车车载动力电池提供小功率直流电源的供电装置。直流充电桩具有充电机功能，可以实时监视并控制被充电动力电池状态，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，可直接为电动汽车的车载动力电池充电。一般充电功率为10～40kW，充电时间1～4h，占地面积也不大（1～2㎡以下）。由于充电功率不大，一般的动力用电回路即可满足使用。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，因此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。直流充电桩投资少，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，固定安装在地面与交流电网连接，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的车载动力电池充电。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或380V;AC输出，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包括箱体、安全配电盘、磁电开关、电量计量、刷卡消费和智能管理系统等。
交流充电桩的输出功率一般为5kW（220V;AC）或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在2～3kW之间。鉴于费用较低和充电时间方便的原因，用户会优先选择在夜间为电动汽车充电。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一个交流充电桩。（2）电动汽车充电站 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、充电设施、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的车载动力电池补充电能，并能够对充电机、动力电池进行状态监控。
充电站按照功能可以划分为四个子模块：配电系统、充电设施、动力电池调度系统、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：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配电设备、充电机、充电桩、有源滤波装置、电能监控系统。（3）电动汽车换电站 换电站是指更换电动汽车的动力电池的站点。电动汽车的动力电池没电了就去换电站，把车上的动力电池取下，换上充满电的动力电池，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动力电池的费用，并且可以解决充电时间过长的问题，但因动力电池较重，必须使用机械设备，而且这对车辆制造有限制，必须统一动力电池标准，对基础设施建设要求高。能较好地解决电动汽车快速充电问题的方案是换电站，利用给汽车更换动力电池的方法代替漫长的充电过程。一辆汽车需要配备两组动力电池，当一组动力电池用完后自动切换到另一组，此时可到换电站将用完的动力电池换下，装上充满电的动力电池。而换下的动力电池由换电站统一充电和维护，前提是充电站要有相当数量的备用动力电池。这个方法的优点是快速，用户换完动力电池就可以上路，比加油都快。
换电站为用户提供更换动力电池和动力电池维护服务。换电站的主要设备是动力电池拆卸、安装设备。换电站具有操作专业性强、更换动力电池时间短、占用场地面积比充电站小等特点。（4）电动汽车充换电站 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，可进行动力电池更换，配有大功率充电设备，可对不同型号的车辆动力电池进行普通和快速充电，为多种车辆提供不同要求的充电服务。电动汽车充换电站如图1-3所示。图1-3 电动汽车充换电站1.3 电动汽车充换电站构成及业务模式1.3.1 电动汽车充换电站构成及应用方案1.3.1.1 电动汽车充换电站构成
电动汽车充换电站承担着为电动汽车车载动力电池补充电能的重要使命，高质量、多功能的充电设备可以有效保护动力电池，监控动力电池工作状态，并为动力电池提供高效的充电方案。
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、慢充和更换动力电池等多种方式为电动汽车提供电能，并能够对充电机、动力电池、动力电池更换设备进行状态监控。一个完整的充换电站需要配电室、中央监控室、充电区、更换动力电池区和动力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配置有变配电设备、配电监控系统，以及相关的控制设备、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。
①高压配电部分包括高压供电线路和高压供电设备，其功能是将高压电变换为低压电。根据电动汽车的动力电池容量、充电时电压和电流设置、车辆数量等数据的不同，充电设施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设施供电。
②低压配电部分包括低压配电线路和低压配电设备，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1-4所示，充换电站安防监控系统如图1-5所示。图1-4 充换电站智能综合管理网络架构图1-5 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电池和不急于更换动力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，这种费用要比换动力电池所需费用低。充换电站内充电机、充电桩、电动汽车通信网络如图1-6所示。图1-6 充换电站内充电机、充电桩、电动汽车通信网络（4）更换动力电池区 更换动力电池区是车辆更换动力电池的场所，需要配备动力电池更换设备，同时应建设用于存放备用动力电池的动力电池存储间。因动力电池重量大，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）动力电池维护间 动力电池维护间包括动力电池筛选间、动力电池充电间以及备用动力电池库。动力电池重新配组、动力电池组均衡、动力电池组实际容量测试、动力电池故障的应急处理等工作都是在动力电池维护间进行的，其消防等级按化学危险品设计。动力电池维护间配有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的动力电池按各自最佳的标准化电流程序同时充电，手动或自动识别动力电池种类，按电荷量计费。
动力电池进入维护车间后，首先进行动力电池的筛选，确定动力电池的好坏。不能使用的动力电池进行恰当处理，避免污染环境，可以继续使用的动力电池进行维护和活化。维护完的动力电池送充电间，充满电后进行装箱，为编组准备动力电池。1.3.1.2 电动汽车充电计费系统及充电站应用方案（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（如充电桩等设施），以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，国家电网有限公司、中国石油化工集团公司、中国海洋石油集团有限公司、中国南方电网有限责任公司、中国石油天然气集团公司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，其应用方案如图1-7所示。公交集团利用原有的停车站（场）建设充换电站，其充换电站应用方案如图1-8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，其充电设施应用方案如图1-9所示。图1-7 石化行业应用方案图1-8 公交充换电站应用方案图1-9 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的欢迎，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，当然还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（可停车的路边地）。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地方非常小（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，并且根据需要进行可随时移动。
③箱式电动汽车快速充电设施（高速路服务区）。在高速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的续驶里程。
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。应急充电车可对因电能耗尽抛锚路边的电动汽车进行应急充电。1.3.2 电动汽车充电桩分类及充换电站业务模式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、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.壁挂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；慢速充电还能延长动力电池寿命。
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 电动汽车充换电站业务模式
电动汽车充换电站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的动力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动力电池充电，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换电站的实际运行情况来看，根据技术与充电方式的不同，电动汽车充换电站的业务模式基本上可以分为“整车充电”与“动力电池更换”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，这种模式把动力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”的动力电池产品，在便捷性上满足用户的需求，具体又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、动力电池生产商、充换电站运营商、能源供给企业、电动汽车用户及政府部门。
在整车充电模式的运营过程中，首先是能源供给企业通过向充换电站运营商支付一定的建设费用来建设电动汽车充换电站，当用户对电动汽车充电时，能源供给企业、充换电站运营商向用户收取一定的充电费用来实现自身的盈利。（2）动力电池更换模式 动力电池更换模式也称租赁动力电池模式，是一种把车辆与动力电池分开考虑的思路。用户只购买汽车，由专门的动力电池租赁公司负责动力电池的购买、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。这种运营模式是通过各个动力电池更换站集中对标准化的动力电池充电，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动力电池。
能源供给企业购买动力电池后，通过向中间充换电站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，去动力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动力电池，加上一些其他成本，租赁动力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。用户在动力电池的使用过程中不仅要交租金，每次更换动力电池时根据动力电池电量的消耗情况，用户还要向动力电池更换站交纳相应的电费。
为了使得更换更加快捷，需要更换动力电池的车辆进站之前应向站台提出动力电池更换请求，以便站台调度安排停车位置、通知动力电池更换库准备整车更换的动力电池，并运至更换动力电池区，准备卸载设备。当车辆进站后，根据调度指令将车开到更换动力电池区准确位置，准备更换动力电池。在更换动力电池前，必须仔细翻阅车载监控装置故障记录，检查车辆动力电池在运营过程中是否有故障。如果有故障记录，则记录故障信息（包括故障位置和类型），然后清除故障记录。进行动力电池更换时，首先断开整车的高低压供电开关，然后才能卸载动力电池。卸载时将有故障动力电池箱和无故障动力电池箱分开摆放。将有故障动力电池箱和故障信息一并送维护车间，无故障动力电池箱送充电区充电。卸载完毕后，将已经准备好的动力电池装车。接通整车的高低压供电开关，再进行一次故障诊断，确保更换完动力电池之后整车运行正常，将车驶出更换动力电池区。
电动汽车充换电站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、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换电站的可持续发展能力。
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）我国电动汽车充换电站运营模式的发展方向
①整车充电模式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，且会大大缩短动力电池的使用寿命。对于整车充电模式，消费者初次购买电动汽车时，其配套的动力电池及后续更换动力电池的费用很高（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更换动力电池模式属于能源新物流模式。更换动力电池模式有利于动力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有针对性的扶持和优惠政策，如电价政策、购买动力电池补贴政策等，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。更换动力电池模式采取的动力电池集中充电，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，更换动力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，以更换动力电池为主、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。1.4 电动汽车充电设施技术条件及标准1.4.1 电动汽车充电设施技术条件及对充电技术的要求1.4.1.1 电动汽车充电桩技术条件及功能（1）电动汽车充电桩技术条件
①在充电桩没有与动力电池建立连接时，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在充电桩与动力电池建立连接后，通过通信获得动力电池的充电信息，自动初始化为动力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：动力电池单体、模块和总成的相关技术参数，充电过程中动力电池的状态参数，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多辆不同类型电动汽车充电，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。记录输入的电力、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）、输出过电压及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及电流、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。1.4.1.2 电动汽车发展对充电技术的要求
尽管电动汽车充电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动力电池的充电过程。动力电池技术状态的不一致性是各类动力电池所共有的基本特性之一，主要表现在动力电池的容量误差、内阻误差和电压误差。少数动力电池的一致性误差并不明显，但是由数十个甚至数百个动力电池单体所组成的电动汽车动力电池组，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动力电池单体依次充电，而是对整个动力电池组进行充电。在充电的过程中，由于内阻误差的存在，导致在整个动力电池组中的动力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。虽然整个动力电池组两端的充电电压不会超过额定的电压，但是个别的动力电池单体两端的电压有可能超过其额定电压，从而容易导致动力电池组充电不均衡，单体动力电池充电量不一的状况。如果动力电池的电压误差过大，就有可能超过动力电池充电的安全能力，引起动力电池过热，导致安全事故。因此，用于电动汽车的充电设施，必须具备防止动力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动力电池而言，传统铅酸类动力电池具有技术成熟、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，在目前动力电池不能直接提供更多续驶里程的情况下，如果能够实现动力电池充电快速化，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，电动汽车用的动力电池仍将是多种类型动力电池共存的局面，各类电动汽车的动力电池容量配备不同，而且电压也会参差不齐，种类繁多。在多种类型动力电池、多种电压等级共存的市场背景下，用于公共场所的充电设施必须具有适应多种类型动力电池和适应各种电压等级的能力，即充电设施需要具有充电广泛性。充电设施应具备多种类型动力电池的充电控制算法，可与各类电动汽车上的不同动力电池系统实现充电特性匹配，能够针对不同的动力电池进行充电。
目前电动汽车充电设施与动力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设施，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设施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动力电池的性能和应用水平，优化动力电池智能化充电方法的目标是要实现动力电池无损充电，监控动力电池的放电状态，避免过放电现象，从而达到延长动力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动力电池电量的计算、指导和智能化管理。
③动力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能耗指标，不仅要考察电动汽车驱动等系统的能耗指标，更要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产业发展的关键因素之一。因此，提高充电设施的电能转换效率，采用高效充电设施对于降低电动汽车的能耗具有重要意义。提高充电设施转换效率的主要技术措施是选择高效变流电路拓扑，提高充电设施的效率因数，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设施。（6）充电集成化 本着子系统小型化和多功能化的要求，以及动力电池可靠性和稳定性要求的提高，充电设施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，延长动力电池寿命。（7）对动力电池寿命影响小 电动汽车的动力电池占电动汽车成本的主要部分，多数电动汽车的动力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，动力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。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]