郑州85路公交电动汽车充电站充电设备方案河南龙源许继科技发展股份有限公司2010-04-021一．项目背景1.1车辆概况郑州公交公司建设一条85路纯电动公交线路，起始站设在郑东新区新客站（商都路与东风路交叉口），终点站为郑州火车站。

公交车型为宇通纯电动空调客车，车长11.6米，宽2.5米，转弯半径12米。

公交线路往返里程为28公里，运营车辆共20辆，每辆车一天最大行驶里程为200公里。

1.2动力电池宇通电动客车动力电池采用磷酸铁锂锂离子电池，电池额定容量为500Ah ，单只额定电压为3.2V ，最高充电电压为3.6V 。

动力电池整组180只，额定功率为288kWh ，电池额定充电电流为0.3C ，循环充放电次数为1000次。

动力电池总重3吨，采用分箱安装。

1.3运营概况表1-1 运营线路起始站 终点站单程里程双向发车 平均速度 运行时间 郑东新客站火车站 14公里是15km/h1小时表1-1 运营计划分类 时段 发车间隔运营车辆峰段 6:30-8:3017:30-19:30 平均6分钟 20辆 谷段其它时间平均7～10分钟 12～18辆二．充电系统建设方案2.1充电模式选择该充电站设有两个充电区：站区综合楼前充电区和公交停车场专用充电区，在站区综合楼前充电区配置交流充电桩，满足带车载充电机的电动汽车加电需求，展示电动汽车充电设施的社会示范效应；在公交停车场专用充电区配置直流充电桩，利用综合楼内的非车载充电机在电动汽车夜间停运时间进行“整车集中充电”的模式，满足85路公交纯电动大巴的加电需求。

2.2充电设备布置充电站站址在郑东新区商都路与站南路交叉口西南角，站区面积10611m 2，合15.917亩，站区布置如图2-1所示。

图2-1 充电站布置图充电设备的布置由三部分组成：1、在站区综合楼前充电区布置10台交流充电桩。

2、在公交停车场专用充电区布置14台直流充电桩。

3、在站区综合楼低压配电室布置13台充电机和1台充放电机。

22.3充电设备技术方案1、交流充电桩主要功能指标a)充电桩壳体可提供不锈钢板或冷轧钢板防腐处理及表面喷涂工艺，满足室外应用环境，防护等级IP54；b)配置车辆充电连接器，充电接口定义如图2-2所示；c)充电连接器接口满足AC220V/32A的交流供电能力；d)配置触摸屏，可设定定电量、定金额、自动等充电方式，显示充电方式、时间、电量及计费信息；e)配置急停开关，能快速切断充电桩交流输入电源；f)配置交流智能电能表，准确度等级为0.5S级，可将计量信息上传给用电采集终端和充电桩控制器。

g)充电桩控制器获取智能电能表计量信息，可完成充电计费和充电过程的联动控制；将用户信息、设备状态信息和交互指令上传给后台监控系统，获取并执行后台监控系统的控制命令；h)配置读卡器，支持IC卡预付费方式；充电桩高度可选1.3～1.6米i)具备充电接口连接状态判断与联锁功能；j)具备交流输出漏电保护、过流保护及告警功能；k)满足《国家电网公司电动汽车充电设施建设指导意见》中对交流充电桩技术指标的要求。

图2-2 交流充电桩充电连接器接口定义3充电交易流程图2-3 完备的电动汽车充电刷卡交易流程42、 非车载充电机 充电机方案选择高频开关整流充电机由三相全桥AC/DC 整流器、DC-DC 变换器（包括高频DC/AC 逆变器、变压器和AC/DC 整流器）、LC 滤波器、PWM 驱动与调节系统、充电控制系统组成，其原理框图如图2-4所示。

直流输出DC/DC变换器图2-4 高频开关充电机原理框图全桥AC/DC 整流器将输入交流电进行整流，得到与交流电不隔离的直流电给后级的DC/DC 变换器，DC/DC 变换器由PWM 驱动与调节系统控制输出与交流侧电气隔离的脉动直流，经LC 滤波获得稳定的直流电压。

充电控制系统实现与电能计量表计、电池管理系统、人机交互终端和充电监控系统的通信，完成充电机的充电控制，满足电动汽车动力电池的充电要求。

高频开关整流充电机采用MOSFET 或IGBT 高频开关功率器件实现AC 到DC 的功率转换，易于实现高精度输出电压和电流的控制，满足电动汽车锂离子动力电池高精度安全充电要求。

由于采用了PWM 高频控制技术，充电机的效率大大提高，体积也大大缩小，同时可实现模块化设计和多模块并机热备份工作，且多模块自主均流，支持热插拔，系统可靠性高，易于维护，适用于电动汽车高效率及各种输出功率的充电要求。

5按输入全桥AC/DC 整流器的功率因数校正技术区分，高频开关整流充电机分为无源校正型和有源校正型两种。

A、无源校正型高频开关整流充电机无源校正型高频开关整流充电机的输入AC/DC整流器采用三相普通二极管整流，经LC滤波校正后提供给后级的DC/DC变换器。

其输入功率校正电路是采用无源LC器件，充电机的输入功率因数可以达到0.93以上，但是其谐波电流总畸变率（THD-I）很大，达到25％以上。

无源校正型高频开关整流充电机的输入整流电路简单，技术相对成熟，工作稳定，性价比高，但谐波干扰大，对电网污染严重，在充电站供电系统需要集中安装有源滤及无功补偿装置（APF）。

B、有源校正型高频开关整流充电机有源校正型高频开关整流充电机的输入AC/DC整流器采用三相PWM整流，经电容滤波后提供给后级的DC/DC变换器。

其输入功率校正电路是采用有源可控的开关器件，充电机的输入功率因数可以达到0.99以上，谐波电流总畸变率限制在3％以内，对电网污染很小，在充电站供电系统无需集中安装有源滤波及无功补偿装置，或者只需安装较小容量的有源电力滤波器，节约充电站配电系统设备的投资。

如前所述，充电机的原理拓扑结构有多种，在综合考虑充电机的性能参数的基础上，结合充电站的运行特点，电动汽车非车载充电机的选择应优先考虑采用有源校正型高频充电机。

许继有源校正型高频开关充电模块的技术优势6许继ZCD11充电机系统原理方案如图2-5所示，ZCD11高频开关充电机的硬件采用模块化设计方案，系统包括计量表计、充电模块、充电控制模块及人机交互界面等功能单元。

图2-5 ZCD11高频开关充电机系统框图计量表计根据充电站计量计费系统的建设要求配置智能电能表。

高频开关充电模块输出功率设计为10kW ，采用12个同种规格的充电模块并联工作，形成满足120kW 输出功率的整体充电机。

充电控制模块是充电机的中央控制系统，具有通信、输入和输出I/O 接口，实现与计量表计、充电模块、人机交互界面、电池管理及充电监控系统的通信，完成充电机的数据处理与充电控制。

人机交互界面提供系统显示和手动控制的输入设备（液晶触摸屏），显示充电机的充电、告警和输入信息，设定充电机的工作参数。

高频开关充电模块是充电机的功率单元，采用ZCD10系列有源校正型高频开关整流充电模块，它的硬件方案说明如下。

7ZCD10有源校正型高频开关整流充电模块的输入采用PWM 整流，其硬件主要包括输入电感、三相PWM 整流、PWM 开关功率变换器、高频变压器、输出整流桥、LC 滤波器以及采样、控制、调节和监控单元。

有源校正型充电模块的电路拓扑结构如图2-6所示。

交流输入图2-6 ZCD10有源校正型充电模块电路拓扑结构ZCD11充电机主要功能指标 a) 交流输入电压：380V±15％； b) 交流电源频率：50±1Hz ； c) 输入功率因数：≥0.99； d) 谐波电流总畸变率：≤3％； e) 满载工作效率：≥94％； f) 最大输出功率：120kW ； g) 直流输出电压：360V ～680V ； h) 直流输出电流：5A ～160A ； i) 输出稳压精度：≤0.5％； j) 输出稳流精度：≤1％； k) 输出纹波系数：≤0.5％； l) 工作噪声：≤55dB ；m) 满足室内应用环境，防护等级不低于IP32；8n) 满足《国家电网公司电动汽车充电设施建设指导意见》中对充电机功能的要求；9o) 配置交流智能电能表，准确度等级为0.5S 级，可将计量信息上传给用电采集终端和充电机控制器；p) 充电机控制器获取智能电能表计量信息，可完成充电计费和充电过程的联动控制；将计量计费、充电机工作信息传送给直流充电桩，获取直流充电桩上送的用户信息并执行上送的交互指令。

ZCD11充电机柜尺寸每台充电机由两面2260X800X600标准机柜组成。

3、 直流充电桩a) 直流充电桩壳体可提供不锈钢板或冷轧钢板防腐处理及表面喷涂工艺，满足室外应用环境，防护等级不低于IP54；b) 直流充电桩一桩配置两套车辆充电连接器和电缆，可满足同时连接两辆电动汽车并自动完成切换充电；充电连接器的接口定义如图2-7所示。

c) 大、中、小型标准充电机充电连接器接口分别满足DC550V/400A 、DC550V/200A 、DC400V/100A 的直流供电能力；公交专用充电机充电连接器接口满足DC750V/200A 的直流供电能力；d) 配置触摸屏，可设定定电量、定金额、自动等充电方式，显示充电方式、时间、电量及计费信息；e) 配置急停开关，能快速切断充电机交流输入电源； f) 配置读卡器，支持IC 卡预付费方式；g) 具备完善的通信功能，可将用户信息和交互指令上传给充电机控制器，获取充电机控制器传送的计量计费、充电机工作设备状态、连接状态、充电方式、充电电压、充电电流等信息。

h) 直流充电桩的外形尺寸为1600X600X600。

图2-7 直流充电桩充电连接器接口定义1011许继电动汽车充电站整体解决方案综合实力分析一、 概述电动汽车充放电站的发展对于实施国家能源建设，促进节能减排有着非同寻常的意义，许继集团很早便开始了电动汽车充放电站的研究，在充分考虑了目前中国电动汽车充放电站建设所面临的问题，以及未来发展需要的条件下，设计并开发了EVC-8000充放电站系统，该系统具备以下五个特点：是以“电网能量统一管理”为基础的，具有三级结构的一个完整充放电站的自动化系统，为“将充放电站真正建设成坚强智能电网的重要组成部分”提供技术保障；提供安全、高效的电动汽车充放电设备及其相关控制，免除用户后顾之忧，满足未来技术发展的需要；系统包含有完备的计量计费流程，以及全面的自动化管理功能，降低充放电站的运营成本；分散式与集中式兼顾的充电站谐波治理措施，确保系统可靠运行，避免对电网造成污染；将充电站相关的“供配电”、“充放电”、“计量计费”、“安防及辅助设施”等各部分有机融合在一起进行综合控制与管理，完成系统高级应用，降低建设成本。

最近两年，许继集团参与的智能电网研究和充电站建设项目包括： 上海世博园区电动大巴充电站――9kW 和30kW 非车载充电机； V2G 技术在世博智能电网中的应用展示――30kW 双向充放电装置； 上海漕溪公共示范充电站――MW 级电池储能系统150kW 双向变流器及80kW 非车载充电机。