淺析電動汽車充電樁系統(tǒng)設(shè)計

趙慧娟

摘要：新能源汽車的優(yōu)越性日益顯著，與之相配套的電動汽車充電樁迅猛發(fā)展。電動汽車交流充電樁利用標(biāo)準(zhǔn)的充電接口為車載式充電機(jī)提供電源，具有電能計量、計費、通信、控制等功能。直流充電樁則采用CAN通訊接口，直接接入蓄電池進(jìn)行充電。目前充電樁系統(tǒng)采用的三種主流技術(shù)方案各有優(yōu)劣，用戶可以根據(jù)設(shè)計要求和成本，選擇相對應(yīng)的設(shè)計方案。

關(guān)鍵詞：電動汽車；充電樁；技術(shù)方案

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）30-0255-02

Analyses the Electric Car Charging Pile System Design

ZHAO Hui-juan

（Jiuzhou Polytechnic， Xuzhou 221116， China）

Abstract： The advantages of new energy vehicles is increasingly significant， and the rapid development of electric vehicle charging pile. The electric car ac rechargeable pile USES the standard charging port to provide the power supply for the car carrier charger， which has the functions of power measuring， charging， communication and control. The dc charging pile USES the CAN communication interface， which is connected directly to the battery. Currently， the three main technology schemes adopted by charging pile system have the advantages and disadvantages， and the user can choose the corresponding design plan according to the design requirement and cost.

Key words： the electric car； charging pile； technical solution

國務(wù)院辦公廳提出“我國的新能源汽車產(chǎn)能在未來五年要突破90萬輛，新能源汽車的保有量計劃占乘用車總量的8%左右”[1]。新能源汽車的推廣示范點正逐漸擴(kuò)大，參與節(jié)能減排的城市愈來愈多。在新能源汽車的推廣中，電動汽車充電樁的發(fā)展也迎來了春天[2]。在電動汽車的產(chǎn)業(yè)王國里，電動汽車充電樁起著重要的支撐作用，發(fā)展前景十分廣闊。

1 電動汽車及其電池

通常來講，當(dāng)前的電動汽車外觀上與普通汽車是一致的，區(qū)別主要在于動力源及其驅(qū)動系統(tǒng)。也就是說，電動汽車中的發(fā)動機(jī)變?yōu)殡妱訖C(jī)，沒有了油箱，將蓄電池安裝在里面。因此電動汽車就是靠電力來驅(qū)動的，這種汽車有很多的優(yōu)點，所用的蓄電池是采用全球最流行的鋰電池。目前將電充入到電動汽車中的做法有很多，使用最多的有常規(guī)充電、更換電池以及快速充電[3]。常規(guī)充電具有簡便易行，適應(yīng)范圍廣的特點，但是充滿電消耗的時間較長。換電池的做法具有減少電費的優(yōu)勢，但是需要盡量安置相當(dāng)多的充電地點。使用快速充電的方法，可以保證順利且時間短地將電充入電池，但是充電的時候電流過大，容易損壞電池。目前，各公司主要研究移動式充電、無線式充電，還處于研究階段。

2 充電樁

2.1 充電樁簡介

充電樁一般采用專用充電接口，給電動汽車的車載充電機(jī)充電，固定在某個位置，在電動汽車充換電系統(tǒng)中充電樁是最重要的設(shè)施。充電樁可以通過投幣、IC卡、手機(jī)支付等方式進(jìn)行計費[4]。充電樁分直流充電樁和交流充電樁兩種。直流充電樁是一種小功率直流供電裝置，可以直接給蓄電池充電并實時監(jiān)控蓄電池的充電狀態(tài)，對充電的電量計費。交流充電樁與交流電網(wǎng)連接，輸出是220V的交流電。交流充電樁使用車載充電機(jī)對電動汽車蓄電池進(jìn)行充電。

2.2 交流充電樁功能概述

交流充電樁采用交流三相四線380V輸入，220V交流輸出，具有可定時、充滿自斷電的充電模式；交流充電樁采用觸摸屏進(jìn)行人機(jī)交互。在界面上可以設(shè)置充電的模式、電量、充電及剩余實間、計費信息等。交流充電樁具有IC身份識別功能，能夠自識別充電連接的情況，確定是否充電[5]。交流充電樁采用國家電網(wǎng)的標(biāo)識，安裝有漏電保護(hù)器，具有安全防護(hù)保護(hù)功能。

圖1 典型交流充電樁的充電原理框圖

交流充電樁的核心是CPU控制器，采用主流的ARM9處理器，主回路由輸入保護(hù)空氣開關(guān)、交流控制接觸器、交流智能電能表、充電接口連接器組成。輸出端與充電機(jī)相連接；車載充電機(jī)將輸出的交流電220V整流、功率轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的直流電輸出給蓄電池。CPU控制器控制顯示模塊，一般采取觸屏式LCD顯示，讀卡器讀IC卡信息，打印機(jī)主要用于打印票據(jù)。二次回路中設(shè)有急停按鈕、充電樁智能控制器、計量表等。CPU控制器控制的引導(dǎo)線接電池管理系統(tǒng)，主要目的是實時監(jiān)控充電的狀態(tài)[6]。

2.3 直流充電樁功能概述

直流充電樁的相關(guān)的性能跟與交流情況基本一致。然而只是電流不一樣，一個是直流，一個是交流。

首先，交流電源要在整流濾波的作用下，將交流電整流成直流電，然后輸入到IGBT橋。此時的控制部分必須要在驅(qū)動電路的基礎(chǔ)上讓IGBT啟動，將直流變?yōu)樗枰拿}寬調(diào)制的交流。最后需要進(jìn)行相關(guān)的隔離，再經(jīng)過整流濾波進(jìn)一步獲得直流充電方式。但是此時需要在相關(guān)控制電路的反饋下完成檢查功能，主要是針對實時的電壓以及電流。同時獲得相關(guān)的端電壓，就能夠保證相關(guān)的控制裝置能夠處理。通常情況下，如果出現(xiàn)了很高的電壓，那么就會啟動放電電路，這樣就能夠保證電池不受損壞。相關(guān)的充電樁要包括輔助電路，這樣就能夠保證其他電路元件能夠正常工作。同時還需要相關(guān)的保護(hù)電路，這樣能夠保證系統(tǒng)在工作的時候穩(wěn)定。在控制裝置上必須要有相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，例如電量值、時間、用戶信息等等。