淺談電動汽車充電樁設計與應用

陳誠

摘 要：近年來，電動汽車今后前景一片光明，有著十分良好的發(fā)展環(huán)境。電動汽車是以電力能源為主，汽車通過充電樁獲得電力能源，提升充電樁的充電性能，既能為電動汽車發(fā)展奠定堅實的基礎，又能為人們提供便利的充電服務。

關鍵詞：電動汽車;充電樁;設計應用

0 引言

面對當前社會越來越嚴重的能源危機，如今人們對能源保護、能源充分利用以及環(huán)境管理的重視度在不斷增強。很多國家與地區(qū)都有提出相應的支持政策，為的就是推動社會朝向綠色環(huán)保發(fā)展轉型。其中一個重要的關鍵點就在于電動汽車。電動汽車本身對自然資源的耗用少，故有著十分良好的發(fā)展前景。但必須強調的是，因為國內產業(yè)并不成熟，所以市場中存在著充電樁數量不足、接口不匹配等一系列問題。

1 電動汽車充電樁概述

1.1 電動汽車充電樁背景及發(fā)展現狀

人們生活水平提高的同時，環(huán)境保護意識日益增強，在選擇交通出行方式時，更愿意以電動汽車為主，從而為電動汽車創(chuàng)造巨大的發(fā)展空間，電動汽車已經成為汽車市場新的發(fā)展動力。盡管電動汽車具有廣闊的發(fā)展空間，但是在發(fā)展初期許多設施缺乏配套體系，嚴重影響電動汽車的發(fā)展，并成為有關部門重點解決的問題?，F階段我國已經加大電動汽車配套設施的完善，以國建電網為基礎建設充電站、充電樁等設施，同時積累一定的建設經驗。

1.2 電動汽車充電的方法

電動汽車充電方法主要有兩種，一種為交流充電法，另一種為直流充電法。直流充電法可以在普通的停車場為大型公共汽車提供充電服務，而且直流充電法可以快速完成充電，為人們創(chuàng)造便利的充電條件。（1）交流充電。交流充電是由電網公司以220V或者380V電壓的形式，為電動汽車提供交流充電服務。在電動汽車內部，車載充電裝置通過濾波、整流的方式，將電流儲存到電動汽車蓄電池內，可以快速完成充電過程，主要在小型純電動汽車上采用交流充電方法。（2）直流充電。將地面作為電源為電動汽車提供充電服務，與交流充分方式相比，大型電動汽車和電動汽車，可以快速完成充電，同時無需使用蓄電池存儲電量，即可使汽車行駛。（3）更換電池組。采用更換電池組方法對電動汽車進行充電，要求電動汽車應有兩組蓄電池，一組作為電源為電動汽車提供能源，另一組作為蓄電池通過地面獲得電能。為電動汽車配置兩組蓄電池，避免電動汽車在行駛時一組蓄電池電力不足，導致汽車停止行駛，這時另一組蓄電池提供電能，可以保證汽車正常的行駛。以更換電池組形式為電動汽車提供電能，減少更換電池的同時，還能有效減少充電時間。

2 充電樁設計思路

2.1 設計要求

設計充電樁的時候需要考慮到充電樁往往會在非常惡劣的環(huán)境中運作，強烈的磁場效應與噪音都是需要面對的考驗與問題。絕大多數充電樁被設置在戶外，而戶外環(huán)境就會受到雨雪侵蝕以及灰塵覆蓋。充電樁應當具備足夠的密閉性與抗腐蝕性。此外韌性、自熄、阻燃、抗壓也是需要考慮的問題。內部要做好散熱量處理，合理性布局整體結構，以便保障充電樁能夠穩(wěn)定運轉，具備足夠的抗電磁干擾能力。

2.2 設計要點

大多數充電樁在使用中都需要面對高負荷、長時間工作要求。設計充電樁的時候必須將重心放在穩(wěn)定性、可靠性方面，保障充電效率和質量。充電樁一定要具備無損充電以及快速充電這些能力。充電電流要保持足夠平滑，減少充電過程中帶給電池的負荷、負載影響。充電樁硬件方面可以選用適應性更強的模塊結構以此應對雷電沖擊。要做好抗靜電干擾、抗電磁場干擾以及過壓防護工作。材料方面可以用鍍鋅鋼板，并在其表面均勻涂抹保護漆膜，為的是在遇到雨雪天氣時候能夠減少腐蝕性影響。在設計充電樁的時候，有必要處理好防靜電要求，主要方法就是使用雙向瞬態(tài)抑制二極管接地。此外內部控制板需要確保觸摸顯示屏、無線模塊、電能計量、總控單元的充分連接。硬件系統(tǒng)主要就是充電模塊、識別模塊、計費模塊、顯示與監(jiān)控模塊。其中最核心的是主控模塊，配有大量的控制對接串口與以太網接口，用于監(jiān)測使用。監(jiān)控模塊能夠實時監(jiān)測充電樁的運作情況，保障了充電樁在使用過程中足夠可靠與安全。如遇到異樣情況需要第一時間切斷電源用于保護車載電池、電動汽車、充電樁足夠安全。主要就是開關量、模擬量的保護工作。采集到足夠監(jiān)控模塊數據以后，這些數據會被發(fā)送到監(jiān)測單元進行匹配為充電樁供給相應的電量。顯示模塊有配備許多的硬件比如按鍵、指示燈、觸摸屏、顯示器。在使用充電樁的時候根據顯示器的提示了解充電要求，選擇對應按鍵充電。充電中亮起指示燈代表正在工作。電滿后熄滅指示燈意味著充電結束。不論是硬件還是軟件都要嚴格按照國家規(guī)定、國際標準合理使用資源，用靈活、方便的軟件為人們提供服務。充電樁總共包括應用軟件、支持軟件、系統(tǒng)軟件，配有安全、通信以及主控一類模塊。

3 充電樁管理

為了方便人們找到充電樁，使用充電樁，可以設置一體化服務中心，比如設計充電樁尋找、使用APP，如同共享單車一樣，在人們需要使用充電樁時，直接打開APP，隨后人們就可以按照規(guī)劃的路線前往充電樁。并且該APP系統(tǒng)還可以作為充電樁運營單位的控制系統(tǒng)，利用該軟件獲知每一個充電樁的運行情況、使用數據，將其組織成一個龐大的管理網絡。此外還要成立智能數據庫，數據庫中的資料包括歷史資料以及實時資料。其中包括每一個電動車、充電樁、用戶賬號等數據。管理充電樁的時候最重要的一項工作就是統(tǒng)計分析市區(qū)內的各個充電設施。

4 結語

綜上所述，隨著電動汽車產業(yè)的良好發(fā)展，充電樁的需求量不斷增加，設計更加便捷、實用的智能化充電樁具有重要意義。充電樁設計以軟硬件設計、環(huán)境電磁兼容設計為主，軟件設計主要對不同的模塊進行設計，包括主控、讀卡器及通信等模塊。依照管理要求對充電樁的設計應進行深入的研究，保證設計的每個環(huán)節(jié)都可以解決電動汽車充電遇到的問題，以便增強充電樁設計可行性特征，為我國電動汽車及充電樁建設奠定堅實的發(fā)展基礎。

參考文獻：

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