电动车充电站 – HiSoUR 文化艺术历史人文

电动车充电站，也称为EV充电站，电充电点，充电点，ECS（电子充电站）和EVSE（电动车辆供电设备），是为充电提供电能的基础设施中的元件。电动汽车，例如插电式电动汽车，包括电动汽车，邻近电动汽车和插电式混合动力汽车。在家中或工作中，一些电动车辆具有可插入标准电源插座或高容量电器插座的板载转换器。其他要么需要或可以使用提供电气转换，监控或安全功能的充电站。旅行时也需要这些站点，并且许多站点支持在比住宅EVSE更高的电压和电流下更快地充电。公共充电站通常是由电力公司提供的路内设施或位于零售购物中心并由许多私人公司运营。

充电站提供符合各种竞争标准的一种或一系列重型或特殊连接器。常见的快速充电标准包括组合充电系统，CHAdeMO和特斯拉增压器。

截至2018年8月，美国有80万辆电动汽车和18,000个充电站。

上下文
充电站分为四个基本情况：

住宅充电站：EV主人在他或她回家时插入，并且汽车在一夜之间充电。家庭充电站通常没有用户认证，没有计量，并且可能需要连接专用电路。一些便携式充电器也可以作为充电站安装在墙上。
停车时充电（包括公共充电站） – 与停车场业主合作提供的收费或免费商业投资。这种充电可能是缓慢的或高速的，并鼓励电动车车主在利用附近的设施时为他们的汽车充电。它可以包括停车场，商场停车场，小型中心和火车站（或企业自己的员工）。
在公共充电站快速充电> 40千瓦，在10-30分钟内提供超过60英里（100公里）的射程。这些充电器可能处于休息站，以允许更长距离的行程。它们也可以在大城市地区的通勤者中定期使用，并且在停放较短或较长时间时进行充电。常见的例子是CHAdeMO（设计和销售标准化充电器的公司），SAE组合充电系统和特斯拉增压器。
电池在15分钟内交换或充电。零排放车辆的CARB信用额的指定目标是在15分钟内向其范围增加200英里。 2014年，这不可能为电动汽车充电，但可以通过EV电池交换和氢燃料电池汽车实现。它打算匹配常规司机的加油期望。

电池容量和处理更快充电的能力都在增加，并且需要改变和改进充电方法。还引入了新的选择（小规模，包括移动充电站和通过感应充电垫充电）。各种制造商的不同需求和解决方案减缓了标准收费方法的出现，并且在2015年，人们对标准化的需求有了强烈的认识。

概观

国际地位
截至2012年12月，在美国，欧洲，日本和中国部署了大约50,000个非住宅充电点。截至2014年8月，全球共有3,869台CHAdeMO快速充电器，日本1,978台，欧洲1,181台，美国686台，其他国家24台。截至2013年12月，爱沙尼亚是第一个也是唯一一个完成部署全国覆盖的电动汽车充电网络的国家，高速公路上有165个快速充电器，最大距离在40到60公里（25到37英里）之间，城市地区的密度更高。

截至2013年3月，全美共有5,678个公共充电站，共有16,256个公共充电站，其中3,990个位于加利福尼亚州，1,417个位于德克萨斯州，1,141个位于华盛顿州。截至2012年11月，欧洲已安装约15,000个充电站。

截至2013年3月，拥有人均电力所有权最高的挪威拥有4,029个充电点和127个快速充电站。作为对环境可持续性承诺的一部分，荷兰政府启动了一项计划，计划到2015年在全国建立200多个快速（DC）充电站。该部署将由总部位于瑞士的电力和自动化公司ABB和荷兰创业公司Fastned承担，并将致力于为荷兰1600万居民提供每50公里（31英里）至少一个车站。除此之外，自2009年以来，E-laad基金会安装了大约3000个公共（慢速）充电点。

截至2012年12月，日本拥有1,381个公共快速充电站，这是世界上最大的快速充电站，但只有大约300个慢速充电器。截至2012年12月，中国有大约800个公共慢充电点，没有快速充电站。截至2012年12月，快速充电器与电动汽车（EVSE / EV）比例最高的国家是日本，比率为0.030，而荷兰的EVSE / EV比率最高，超过0.50，而美国的EVSE / EV比率为0.20。

截至2013年9月，澳大利亚最大的公共收费网络位于珀斯和墨尔本的首府城市，在这两个城市建立了约30个站点（7千瓦交流电） – 其他省会城市也有较小的网络。

2017年4月，阿根廷国有石油公司YPF报告称，将在全国110个加油站安装220个电动汽车快装站。

安全
尽管可充电电动车辆和设备可以从家用壁式插座再充电，但是充电站通常可由多个电动车辆访问，并且具有额外的电流或连接感测机构以在EV未充电时断开电源。

安全传感器有两种主要类型：

电流传感器监视所消耗的功率，并且仅在需求在预定范围内时才维持连接。传感器导线反应更快，故障部件更少，设计和实施成本更低。然而，电流传感器可以使用标准连接器，并且可以容易地为供应商提供监视或充电实际消耗的电力的选项。
附加的物理“传感器线”，其提供反馈信号，例如由下述SAE J1772和IEC 62196方案规定的，需要特殊（多针）电源插头配件。

直到2013年，一个问题是Blink充电器过热并导致充电器和汽车损坏。该公司采用的解决方案是降低最大电流。

标准
美国的SAE将1级充电定义为使用标准的120伏交流电源插座为电动汽车充电。这将需要很长时间才能为汽车充满电，但如果仅用于通勤或短途旅行，则不需要完全充电或可以在一夜之间完成充电。

240伏交流充电称为2级充电。 2级充电类似于干衣机等家用电器。 2级充电器包括安装在消费者车库中的充电器，以及相对较慢的公共充电器。他们可以在4-6小时内为电动汽车电池充电。 2级充电器通常放置在目的地，以便司机可以在工作或购物时为车充电。 2级家用充电器最适合经常使用车辆或需要更大灵活性的驾驶员。在北美和南美以外的许多国家，这是标准的家用电压。

3级充电，也称为直流快速充电，支持高达500伏的充电。 CHAdeMO组织正在努力使快速充电器标准化。 3级充电器使用480 V插头，功率为62.5 kW（峰值功率可高达120 kW，并且在各种电荷范围内变化。特斯拉增压器是美国最普遍的。[何时？]对于特斯拉Model S 75增压器可以在大约30分钟内增加大约275公里（170英里）的范围，或者在大约75分钟内完全充电。截至2018年4月，特斯拉报告称他们拥有1,210个增压站，并且不断扩大网络。

另一个标准组织，国际电工委员会，定义模式充电（IEC 62196）。

模式1 – 从常规电插座缓慢充电（单相或三相）
模式2 – 从常规插座缓慢充电但具有一些EV特定保护装置（例如，Park＆amp; Charge或PARVE系统）
模式3 – 使用具有控制和保护功能的特定EV多针插座进行慢速或快速充电（例如，SAE J1772和IEC 62196）
模式4 – 使用CHAdeMO等特殊充电器技术快速充电

有三种连接情况：

情况A是连接到主电源的任何充电器（主电源电缆通常连接到充电器），通常与模式1或2相关联。
案例B是车载充电器，带有主电源电缆，可以从电源和车辆上拆下 – 通常是模式3。
情况C是专用充电站，为车辆提供直流电源。主电源电缆可以永久地连接到充电站，例如在模式4中。

有四种插头类型：

1型 – 单相车辆耦合器 – 反映了SAE J1772 / 2009汽车插头规格
2型 – 单相和三相车辆耦合器 – 反映VDE-AR-E 2623-2-2插头规格
3型 – 配备安全百叶窗的单相和三相车辆耦合器 – 反映了EV插头联盟的建议
4型 – 快速充电耦合器 – 用于特殊系统，如CHAdeMO

对于需要PLC（电力线通信）的组合充电系统（CCS）直流充电，在1型或2型车辆进气口和充电插头的底部添加了两个额外的连接器，以将高压直流充电站连接到车辆的电池。这些通常称为Combo 1或Combo 2连接器。 Combo 1或Combo 2型入口的选择通常是按国家/地区标准化的，因此公共计费提供商无需为两种变体安装电缆。通常，北美使用Combo 1型车辆进气口，世界上大多数人使用Combo 2型车辆进气口用于CCS。

住宅充电

模式1：家用插座和延长线
车辆通过住宅中的标准插座连接到电网，根据国家/地区的标准插座通常额定在10 A左右。要使用模式1，电气安装必须符合安全规定并且必须具有接地系统，断路器，以防止过载和漏电保护。插座具有消隐装置以防止意外接触。

第一个限制是可用功率，以避免以下风险：

在最大功率或接近最大功率（根据国家/地区的8到20 A之间变化）密集使用几个小时后加热插座和电缆。
如果电气设备已过时或某些保护装置不存在，则会导致火灾或电击伤害。

第二个限制与安装的电源管理有关。

由于充电插座与配电盘与其他插座（无专用电路）共用一个馈线，如果消耗总和超过保护限值（一般为16 A），断路器将跳闸，停止充电。
模式2：家用插座和带保护装置的电缆

车辆通过家用插座连接到主电网。通过单相或三相网络和安装接地电缆完成充电。电缆内置有保护装置。由于电缆的特殊性，该解决方案比模式1更昂贵。

模式3：专用电路上的特定插座
车辆通过专用插座和插头以及专用电路直接连接到电网。控制和保护功能也永久安装在安装中。这是唯一符合适用电气安装标准的充电模式。它还允许减载，使得家用电器可以在车辆充电期间操作或相反地优化电动车辆充电时间。

模式4：直流（DC）连接，用于快速充电
电动车辆通过外部充电器连接到主电网。控制和保护功能以及车辆充电电缆永久安装在安装中。

基础设施
电动汽车充电站在发达国家可能不需要太多新的基础设施，而不是通过新网络提供新的替代燃料。这些电台可以利用现有的无处不在的电网，并且可以选择家庭充电。例如，民意调查显示，美国超过一半的房主可以使用插头为汽车充电。此外，大多数驾驶是短距离本地驾驶，这减少了中途旅行的充电需求。例如，在美国，78％的通勤往返不到40英里（64公里）。然而，城镇之间较长的驱动需要公共充电站网络或其他方法来扩展电动车辆的范围超出正常的日常通勤。这种基础设施面临的一个挑战是需求水平：如果每辆经过的电动车辆必须在那里停下来完成旅行，沿着繁忙的高速公路的孤立车站每小时可能会看到数百名客户。在20世纪上半叶，内燃车辆面临着类似的基础设施问题。

充电时间

比亚迪e6出租车在中国深圳。充电15分钟至80％

Solaris Urbino 12电动，电池电动公交车，感应充电站
充电时间取决于电池容量和充电功率。简单来说，时间充电速率取决于所使用的充电水平，充电水平取决于汽车中电池和充电器电子设备的电压处理。美国的SAE将Level 1（家用120 VAC）定义为中间最慢，2级（升级后的家用240 VAC）和3级（超级充电，480 VDC或更高）最快。对于80％的充电，3级充电时间可以快到30分钟，尽管有一个严重的行业竞争，其标准应该被广泛采用。充电时间可使用以下公式计算：充电时间=电池容量/充电功率

电动汽车制造商（如日产）的充满电的电动汽车的电池容量约为20千瓦时，为其提供约100英里的电气自动化。特斯拉最初发布了他们的Model S，其电池容量为40千瓦时，60千瓦时和85千瓦时，后者的估计范围约为480千米; 截至2018年1月，他们有两个型号，75千瓦时和100千瓦时。插电式混合动力汽车的容量约为3至5千瓦时，电气自动化为20至40千米，但汽油发动机确保了传统汽车的完全自主性。

由于纯电动自主权仍然有限，车辆平均每两到三天需要充电。在实践中，司机每晚都会插上车辆，因此每天都要充满电。

对于正常充电（高达7.4千瓦），汽车制造商已在汽车中安装了电池充电器。充电电缆用于将其连接到电网以提供230伏的交流电流。为了更快地充电（22千瓦，甚至43千瓦甚至更多），制造商选择了两种解决方案：

使用车辆的内置充电器，设计为在230 V单相或400 V三相时充电3至43 kW。
使用外部充电器，将AC电流转换为DC电流，并以50 kW（例如Nissan Leaf）或更高（例如120-135 kW Tesla Model S）为车辆充电。

BEV系列100公里的充电时间	电源	功率	电压	最大。当前
6-8小时	单相	3.3千瓦	230 V AC	16 A.
3-4个小时	单相	7.4千瓦	230 V AC	32 A.
2-3个小时	三期	11千瓦	400 V AC	16 A.
1-2个小时	三期	22千瓦	400 V AC	32 A.
20-30分钟	三期	43千瓦	400 V AC	63 A
20-30分钟	直流电	50千瓦	400-500 V DC	100-125 A.
10分钟	直流电	120千瓦	300-500 V DC	300-350 A.

用户发现对电动车辆充电就像连接普通电器一样简单; 然而，为了确保该操作完全安全地进行，充电系统必须在连接和充电期间执行若干安全功能并与车辆对话。

成本
特斯拉目前为其S型和X型车的车主提供增压功能，免费提供400千瓦时。使用该信用卡后，使用特斯拉增压器的司机必须按每千瓦时付费。美国的价格从每千瓦时0.06美元到0.26美元不等。特斯拉增压器的优点是它们只能由特斯拉汽车使用。其他充电网络可用于非特斯拉车辆。 Blink充电器网络同时具有2级和DC快速充电器，并为会员和非会员收取单独费率。它们的价格从会员每千瓦时0.39美元到0.69美元不等，非会员每千瓦时0.49美元到0.79美元不等，具体取决于地点。 ChargePoint网络提供免费充电器和付费充电器，驾驶员可通过免费会员卡激活。付费充电站的价格基于当地价格（与Blink类似）。其他网络使用与典型加油站类似的支付方式，其中一个用现金或每千瓦时电力信用卡支付。

部署公共充电站
目前，公共机构，商业企业和一些主要雇主正在安装充电站，以刺激使用替代燃料汽油和柴油燃料的车辆的市场。出于这个原因，目前大多数充电站是免费提供的，或者是某些群组的成员可以无需大量费用（例如，通过免费的“会员卡”或数字“日间代码”激活）。

地点
如果有路边停车位，出租车站，停车场（就业场所，酒店，机场，购物中心，便利店，快餐店，咖啡馆等），可以找到充电站。以及在工作场所，在家里的车道和车库。现有的加油站也可以包括充电站。截至2017年，充电站因无法进入，难以发现，故障和缓慢而受到批评; 从而减少EV扩张。与此同时，更多加油站增加了电动汽车充电站，以满足电动汽车司机日益增长的需求。

车辆和充电站项目和合资企业
电动汽车制造商，充电基础设施提供商和地区政府已经签订了许多协议和企业，以促进和提供公共充电站的电动汽车网络。

EV插头联盟是由21家欧洲制造商组成的协会，提出了另一种连接解决方案。该项目旨在强制实施IEC标准，并采用欧洲标准，为电动汽车充电基础设施提供插座和插头的连接解决方案。成员（施耐德电气，Legrand，Scame，Nexans等）认为该系统更安全，因为他们使用百叶窗。普遍的共识是，IEC 62196和IEC 61851-1已经通过在可触摸时使部件不带电来照顾安全性。

电池交换
电池更换（或切换）站是车辆已放电的电池或电池组可立即更换为完全充电的位置，消除了等待车辆电池充电所需的延迟。

电池交换在使用电动叉车的仓库中很常见。早在1896年就提出了可交换电池服务的概念，以克服电动汽车和卡车的有限操作范围。它于1910年至1924年由哈特福德电灯公司首次通过GeVeCo电池服务实施，最初可用于电动卡车。车主在没有电池的情况下从通用电气公司的部分拥有的通用汽车公司（GeVeCo）购买车辆，并且通过使用可更换电池从Hartford Electric购买电力。车辆和电池都经过修改，以便快速更换电池。车主支付每英里可变费用和每月服务费，以支付卡车的维护和存储费用。在服务期间，车辆覆盖超过600万英里。

从1917年开始，芝加哥为米尔本电动车的车主提供了类似的成功服务，他们也可以在没有电池的情况下购买车辆。在2008年夏季奥运会期间，实施了快速电池更换系统，以保持50辆电动公交车的运行。

近年来，Better Place，Tesla和Mitsubishi Heavy Industries一直致力于将电池开关技术与电动汽车相结合，以扩大行驶里程。在电池开关站中，当电池交换时，驾驶员不需要离开汽车。电池更换需要专为电池“易于更换”而设计的电动汽车。然而，致力于电池开关技术的电动车辆制造商没有对电池接入，附件，尺寸，位置或类型进行标准化。

2013年，特斯拉宣布了一项专有的充电站服务，以支持特斯拉汽车的所有者。特斯拉增压器站的网络应该支持Model S的电池组交换，以及Model S和Tesla Roadster的更广泛的快速充电功能。然而，特斯拉放弃了电池更换计划，转而采用快速扩展的快速充电站。这一决定促使特斯拉成为快速充电站的市场领导者，截至2018年4月，全球共有1,210个站点。

电池交换声称具有以下优点：

快速电池更换五分钟。
无限制的行驶里程，有电池开关站可用。
在更换电池时，驾驶员不必离开汽车。
驾驶员不拥有汽车中的电池，将电池成本，电池寿命，维护，资金成本，质量，技术和保修转移到电池开关站公司。
与电池开关公司的合同可以以低于同等汽油车的价格补贴电动汽车。
交换站的备用电池可以参与车辆到电网的存储。

更好的地方
Better Place网络是电池交换模型的第一个现代商业部署。雷诺Fluence ZE是第一款采用可切换电池技术的电动汽车，可用于以色列和丹麦的Better Place网络。 Better Place使用相同的技术交换F-16喷气式战斗机用于装载炸弹的电池。 Better Place于2011年3月在Rehovot附近的Kiryat Ekron以色列推出了第一个电池更换站。电池更换过程耗时5分钟。截至2012年12月，该国已售出约600台Fluence ZE。 2013年第一季度的销量有所改善，销量为297辆，使以色列的车队总数接近900辆。截至2012年12月，丹麦共有17个电池开关站全面投入运营，使客户能够在全国各地开车。电子车。截至2012年12月，Fluence ZE的销量总计为198辆。

Better Place于2013年5月在以色列申请破产。该公司的财务困难是由于开发充电和交换基础设施所需的高投资，约8.5亿美元的私人资本，以及市场渗透率显着低于Shai Agassi最初的预测。在以色列部署了少量1,000辆Fluence ZE轿车，丹麦仅有约400辆。根据Better Place的商业模式，该公司拥有电池，因此法院清算人必须决定如何处理没有电池所有权的客户，并冒着被无用汽车的风险。

特斯拉
特斯拉设计了Model S以实现快速电池更换。 2013年6月，特斯拉宣布了在每个增压站部署电池更换站的目标。在一次演示活动中，特斯拉表示，与S型车的电池交换操作只花了90多秒，大约是活动期间用于比较目的的汽油动力汽车补充汽车的一半时间。

计划在加利福尼亚州的5号州际公路上部署第一站，因为根据特斯拉的说法，大量的S型轿车定期进行旧金山 – 洛杉矶之旅。华盛顿特区到波士顿走廊的那些车站将被跟踪。埃隆马斯克表示，该服务将以当前当地价格约15美加仑（57升; 12加仑）汽油的价格提供，2013年6月价格约为60美元至80美元。业主可以在回程中收取完全充电的电池组，这包含在掉期费中。如果收到的电池更新，或者从特斯拉收回原包装并收取运输费用，特斯拉还可以选择保持交换包装并支付差价。定价尚未确定。

2015年6月，马斯克表示特斯拉可能会放弃建立互换站网络的计划。他告诉公司的股东，尽管邀请加利福尼亚地区的所有S型车主试用现有设施，但在Harris Ranch，只有四五个人这样做过。因此，这个概念不太可能值得扩大。

Gogoro能源网络
Gogoro宣布他们打算在2015年推出Gogoro能源网络。该网络建立在分布式GoStations的基础上，后者将作为Gogoro的Smartscooters的电池交换位置。

BattSwap
BattSwap是一家新的欧洲初创公司，提供电池交换解决方案。它有一个工作原型，由欧洲天使提供种子资金。交换站只需30秒即可完成交换，比特斯拉增压器便宜10倍。

Voltia
Voltia（前身为Greenway Operator）在斯洛伐克设计并运行专有的电池交换站（BSS），用于在轻型商用车辆中更换电池。自2012年以来，这些台站已成功投入商业运营。

Voltia的BSS在车站开车/开车，有一个房子可以同时为多个电池充电。该结构允许驾驶员上拉，并使用液压升降机在7分钟内将其旧电池用新的充满电的电池切换。计算机系统通知驾驶员将旧电池停靠在哪里以及新的电池。对于时间紧迫的公司来说，它是理想的，充电的时间是时间和金钱。

电池有多种尺寸（40-90kWh），可提供不同的有用范围（160-270 km）。

批评
这些电池交换解决方案因其专有而受到批评。通过建立对电池所有权和专利保护技术的垄断，公司分割市场并减少更广泛使用电池交换的机会。