中國新能源汽車的崛起是基于什么樣的挑戰(zhàn)下發(fā)展起來的？
一是隨著全球化石能源枯竭，減少對(duì)化石能源的依賴，或者說擺脫對(duì)石油的過度依賴；二是國家對(duì)于溫室氣體排放的挑戰(zhàn)，提出了很多要求，即節(jié)能減排已大勢所趨；正是這二點(diǎn)，促進(jìn)了新能源汽車發(fā)展最根本的契機(jī)。
一．概述
電動(dòng)汽車充電、換電設(shè)施主要包括交流充電樁和充電站。
交流充電樁的系統(tǒng)簡單，占地面積小，安裝于電動(dòng)汽車充電站、公共停車場、住宅小區(qū)停車場等場所，為具備車載充電機(jī)的電動(dòng)汽車提供交流電能，是小型電動(dòng)汽車重要的充電設(shè)施。
充電站的系統(tǒng)比較復(fù)雜，一個(gè)完整的充電站涵蓋配電設(shè)備、充電設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、計(jì)量計(jì)費(fèi)及其它配套設(shè)施，充電站的建設(shè)不但要滿足各種電動(dòng)車輛的充電需求，還要滿足不同的運(yùn)營需求，系統(tǒng)需要將其各部分統(tǒng)一設(shè)計(jì)，并要系統(tǒng)考慮 其綜合控制與管理。
充電站的建設(shè)還必須很好地規(guī)劃充電設(shè)施的布點(diǎn)，協(xié)調(diào)充電設(shè)施與電網(wǎng)的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)充電站與電網(wǎng)能量的有效互動(dòng)和統(tǒng)一管理，達(dá)到國家電網(wǎng)“把充電設(shè)施建設(shè)成為堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要組成部分”這一戰(zhàn)略目的。
由許繼集團(tuán)設(shè)計(jì)、研發(fā)的EVC-8000充電站綜合控制與管理系統(tǒng)，為電動(dòng)汽車的充電、換電站建設(shè)提供了完整的系統(tǒng)解決方案。
目前，運(yùn)行在薛家島的電動(dòng)汽車智能充、換儲(chǔ)放一體化示范電站位于青島市連接青島城區(qū)與黃島區(qū)的膠州灣海底隧道黃島側(cè)出口處，該示范工程按照國家電網(wǎng)“換電為主、插充為輔，集中充電、統(tǒng)一配送”要求及變電站與集中充電站一體化模式而建。在國內(nèi)外首次建成集公交車充換電、乘用車電池集中充電、儲(chǔ)能應(yīng)用于一體的電動(dòng)汽車充換電站，在電動(dòng)汽車充換電設(shè)施建設(shè)中具有里程碑意義。
二．系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
從與電網(wǎng)能量的統(tǒng)一協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)充電站相關(guān)設(shè)備高效、安全運(yùn)行出發(fā)，系統(tǒng)提出了“三級(jí)結(jié)構(gòu)”的充電站系統(tǒng)解決方案：
第一級(jí)：“充、放電機(jī)智能控制單元”，主要針對(duì)充、放電機(jī)所涉及的功率模塊（PM）、電能儀表（SM）、電池管理系統(tǒng)（BMS）、用戶終端（UT）”等相關(guān)環(huán)節(jié)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與相關(guān)智能控制。
第二級(jí)：“站級(jí)綜合控制與管理系統(tǒng)”，將整個(gè)充、放電站相關(guān)的配電、充放電、計(jì)量計(jì)費(fèi)、安防等相關(guān)環(huán)節(jié)有機(jī)融合為一個(gè)整體的自動(dòng)化系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)基本SCADA功能的基礎(chǔ)上，按照充、放電站的實(shí)際運(yùn)行特點(diǎn)，完成包括設(shè)備綜合監(jiān)測、智能負(fù)荷調(diào)控，以及和電網(wǎng)的有效互動(dòng)等控制與管理功能。
第三級(jí)：“區(qū)域充、放電站管理系統(tǒng)”，從電網(wǎng)整體運(yùn)行的角度，對(duì)區(qū)域內(nèi)多個(gè)充、放電站的運(yùn)行進(jìn)行統(tǒng)一管理和調(diào)節(jié)，并將為數(shù)眾多的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池作為可以計(jì)劃使用和有效控制的電網(wǎng)儲(chǔ)能設(shè)備，通過與電網(wǎng)有效互動(dòng)的V2G技術(shù)，在一定程度上實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的削峰填谷，從而提高電能利用率。
位于薛家島公交樞紐站內(nèi)的公交車充、換電站占地面積5814.2平米，由三條車道、六個(gè)換電工位（機(jī)器人自動(dòng)換電）及輔助辦公樓組成。輔助辦公樓內(nèi)設(shè)集中控制室，對(duì)充電、換電、車輛運(yùn)行狀況、集中充電站以及配送站進(jìn)行集中監(jiān)控和管理?？赏瑫r(shí)為6輛公交車換電，每天可滿足360車次的電動(dòng)公交車換電需求。
圖1.薛家島電動(dòng)汽車智能充換儲(chǔ)放一體化示范電站
項(xiàng)目于2011年7月1日成功投入運(yùn)營，主要為途經(jīng)膠州灣海底隧道公交線路，和黃島區(qū)部分公交線路約120輛電動(dòng)公交車提供充、換電服務(wù)。
圖2. 電動(dòng)汽車智能充、換電站 －－ 換電機(jī)器人及充電架
三．電動(dòng)汽車 EV BUS
圖3.運(yùn)行于薛家島公交樞紐站的電動(dòng)汽車
運(yùn)行于薛家島公交樞紐站的電動(dòng)汽車，由上海申沃公司提供，汽車的驅(qū)動(dòng)功率150KW,其動(dòng)力由9組電池箱提供，最大的工作電壓為750V, 工作電流400A。每組電池箱的容量為264 A.H.至 300A.H.不等，電動(dòng)汽車每換一次電僅需6至8分鐘，換電后可以運(yùn)行130KM左右。至今已有40輛EV BUS正式投入運(yùn)行，累計(jì)行駛里程約180萬公里。耗電200多萬度（包括公共辦公用電等，2012.03.22 統(tǒng)計(jì)），平均每公里耗電1.1度左右。其中，由菲尼克斯電氣中國公司提供的EV-BC 750V/400A大電流連接器，累計(jì)完成插拔次數(shù)約80萬次，沒有發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，為中國電動(dòng)汽車充、換電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
四．換電連接器（裝置)
菲尼克斯電氣中國公司積極響應(yīng)中國的產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，靠技術(shù)創(chuàng)新追蹤新能源汽車發(fā)展領(lǐng)域技術(shù)前沿。菲尼克斯電氣在“薛家島的電動(dòng)汽車智能充換儲(chǔ)放一體化示范電站”工程的電動(dòng)汽車充、換電站系統(tǒng)解決方案中，提供了工程的核心部件之一：EV-BC 750V/400A大電流換電連接器，該連接器完全由菲尼克斯電氣自主研發(fā)，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)申請(qǐng)了專利。其主要的技術(shù)創(chuàng)新特點(diǎn)如下：
- 適用于額定電壓750V DC，額定電流400A 的大功率使用場合；
- 浮動(dòng)機(jī)構(gòu)的研發(fā)、設(shè)計(jì)，滿足了系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的要求，保證換電（插、拔）過程中電池箱的定位可靠、準(zhǔn)確；
- 電源接口和數(shù)據(jù)接口的模塊化組合研發(fā)、設(shè)計(jì)，滿足國際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于插、拔順序的安全要求；
- 防護(hù)等級(jí)符合國際標(biāo)準(zhǔn) IP 55；
- 插拔壽命>10000 次仍能達(dá)到設(shè)計(jì)時(shí)的使用要求；
- 滿足-40℃～+80℃ 寬溫度范圍的操作要求；
- 主要技術(shù)指標(biāo)測試：嚴(yán)格按照IEC 60947等國際系列的標(biāo)準(zhǔn)要求，完成了測試，關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)的測試結(jié)果均達(dá)到并超過了國際標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的要求；
- 從2011年7月1號(hào)投運(yùn)以來，經(jīng)過薛家島公交樞紐站實(shí)際運(yùn)行的結(jié)果證明：菲尼克斯電氣自主研發(fā)的EV-BC 750V/400A大電流連接器，質(zhì)量可靠，為電動(dòng)汽車充、換電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；
- 根據(jù)薛家島公交樞紐站實(shí)際運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)：目前，中、德雙方技術(shù)專家正在啟動(dòng) 《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充、換電用連接裝置-第4部分：直流換電接口》國際IEC標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，以引導(dǎo)全球，特別是引導(dǎo)中國電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。
圖4.菲尼克斯電氣自主研發(fā)的大功率連接器 EV-BC 750V/400A
薛家島的電動(dòng)汽車智能充換儲(chǔ)放一體化示范電站項(xiàng)目是中國乃至全球首個(gè)大規(guī)模應(yīng)用充、換電連接器的項(xiàng)目，具有里程碑意義，為菲尼克斯電氣進(jìn)軍全球電動(dòng)汽車充、換電領(lǐng)域積累了寶貴的技術(shù)研發(fā)以及現(xiàn)場的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。
