淺談電動(dòng)汽車充電樁設(shè)計(jì)思路

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【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，對(duì)于能源也有了進(jìn)一步的使用。為了給新能源電動(dòng)汽車提供更多的充電方法，該文根據(jù)市場(chǎng)和客戶需求，設(shè)計(jì)了一套基于ARM微控制器的交流充電樁。適合于公共停車場(chǎng)或者商場(chǎng)停車場(chǎng)，采用人機(jī)交互功能來實(shí)現(xiàn)智能控制，并運(yùn)用讀取IC卡信息的方式進(jìn)行消費(fèi)確認(rèn)。該設(shè)計(jì)下的充電樁安全可靠、節(jié)約成本，能便捷的在實(shí)際中投入使用。

【關(guān)鍵詞】：電動(dòng)汽車；充電樁；設(shè)計(jì)思路

引言

為了全面貫徹國(guó)家新能源汽車發(fā)展戰(zhàn)略，加快電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，促進(jìn)電動(dòng)汽車推廣應(yīng)用，新建居住區(qū)地下停車庫、城市公共建筑配建地下停車庫，應(yīng)按當(dāng)?shù)爻青l(xiāng)規(guī)劃主管部門要求，根據(jù)汽車庫所停車位數(shù)的一定比例建設(shè)電動(dòng)汽車充電設(shè)施，以供電動(dòng)汽車停車位充電使用。

1、電動(dòng)汽車發(fā)展概況

目前，我國(guó)大力提倡發(fā)展電動(dòng)汽車行業(yè)，國(guó)家和政府撥付專項(xiàng)資金對(duì)該領(lǐng)域進(jìn)行重點(diǎn)扶持。國(guó)家能源局在下發(fā)的（2015年～2020年）《配電網(wǎng)建設(shè)改造行動(dòng)計(jì)劃》中，明確指出在電動(dòng)汽車發(fā)展的下一個(gè)5年規(guī)劃中將著力抓好配電設(shè)施配套建設(shè)?？梢钥闯觯痪玫膶碓趪?guó)家政策的大力扶持下，我國(guó)電動(dòng)汽車行業(yè)一定會(huì)得到蓬勃的發(fā)展。《配電網(wǎng)建設(shè)改造行動(dòng)計(jì)劃》（2015年至2020年）明確提出，在這5年間，國(guó)家將投入不少于2萬億元資金專門用于配電網(wǎng)建設(shè)改造，僅2015年一年就投資不少于3千億元，“十三五”期間累計(jì)投資將達(dá)到1.7萬億。據(jù)預(yù)測(cè)，到2020年我國(guó)用電能代替電量將達(dá)到6300億千瓦時(shí)，電能的消耗總量將提高兩個(gè)百分點(diǎn)，到2020年將建成480萬臺(tái)電動(dòng)汽車充電樁和1.2萬座電動(dòng)汽車充電站，可以滿足500萬輛電動(dòng)汽車的充電需求。

2、電動(dòng)汽車充電樁設(shè)計(jì)思路

2.1控制器硬件整體

在整個(gè)充電樁系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，控制系統(tǒng)是相對(duì)比較重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，電池管理系統(tǒng)控制必須要經(jīng)過C44Box進(jìn)行處理，該處理力氣的作用主要起到的是控制作用，在這個(gè)基礎(chǔ)作用下我們需要通過網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)信息相關(guān)統(tǒng)計(jì)及采集情況實(shí)現(xiàn)卡內(nèi)余額的查詢?cè)O(shè)計(jì)，并且方便賦予監(jiān)控，同時(shí)在顯示屏上我們還能夠清楚的看到相應(yīng)展現(xiàn)方式，例如充電量，以及充電時(shí)間上的需求。一般時(shí)間控制系統(tǒng)硬件主要包含了電源電路、電能輸出、以及單元處理等相關(guān)內(nèi)容。其中有一部分是對(duì)充放電控制的電路，電路包括信號(hào)調(diào)理電路以及信號(hào)采集電路。這部分電路的使用能夠控制好系統(tǒng)電源整體的輸出，確保系統(tǒng)的實(shí)用性，在電源電路傳輸?shù)倪^程中，該系統(tǒng)需要把電壓轉(zhuǎn)換成電源電路，以及液晶現(xiàn)實(shí)接口電路、NoFlash電路設(shè)計(jì)。

2.2配電線路設(shè)計(jì)

本工程選用WDZ-YJY無鹵低煙阻燃銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣聚乙烯護(hù)套電力電纜作為充電設(shè)施的配電線路，三相配電回路電纜中性線應(yīng)與相線截面面積相等，選用4+1型電纜，線路總距離≤200m，所用電纜截面應(yīng)滿足電壓降的要求。電纜公共敷設(shè)路徑走金屬線槽，末端支路配電線纜穿金屬軟管從金屬線槽引至充電樁，以常見壁掛式充電樁為例，可采用下進(jìn)線和兩側(cè)進(jìn)線的方式進(jìn)行安裝。

2.3充電樁電源主電路的原理

本文設(shè)計(jì)的充電樁輸入電壓為電網(wǎng)三相380V±10%，輸出：DC12～750V，DC5～60A，功率為40Kw。三相交流電源經(jīng)過不可控橋式整流濾波變成直流，輸入IGBT橋。DSP控制板通過驅(qū)動(dòng)電路使功率開關(guān)IGBT工作把直流輸入電壓轉(zhuǎn)換成脈寬調(diào)制的交流電壓，然后由高頻變壓器變壓隔離，最后通過整流濾波輸出得到直流，進(jìn)而對(duì)鉛酸蓄電池充電。同時(shí)通過可控的電流電壓反饋回路改變充電電流和充電電壓，通過檢測(cè)電池的端電壓，充電電流以提供單片機(jī)進(jìn)行決策。放電電路在充電電壓較高時(shí)工作，以提高電池的接受能力。輔助電路提供器件工作電源，而保護(hù)電路（過流，過壓、過溫）可以保證系統(tǒng)安全、可靠工作。同時(shí)通過DSP控制來顯示電量、時(shí)間等數(shù)據(jù)。

2.4軟件程序設(shè)計(jì)

本文所涉及到的直流充電樁控制系統(tǒng)軟件程序部分主要由系統(tǒng)初始化、通信檢測(cè)、用戶信息識(shí)別、系統(tǒng)連接確認(rèn)、充電模式選擇和充電過程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等部分組成。其中，用戶信息識(shí)別部分利用RFID射頻識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)用戶信息正確讀取及交易結(jié)算確認(rèn)。充電模式選擇部分主要分為自動(dòng)充電、按電量充、按時(shí)間充和按金額充四種模式，用戶可以通過人機(jī)交互屏來選擇所需充電方式進(jìn)行對(duì)電動(dòng)汽車的充電服務(wù)。充電過程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)部分是對(duì)充電過程中充電樁各功能模塊間進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測(cè)，以應(yīng)對(duì)突發(fā)狀態(tài)，能夠及時(shí)保護(hù)充電設(shè)備和待充設(shè)備的安全。

2.5配電線路設(shè)計(jì)

地下車庫充電設(shè)施配電線路宜選用阻燃型銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣類電纜，三相配電回路應(yīng)選用五芯電纜，單相配電回路應(yīng)選用三芯電纜，所選電纜的中性線應(yīng)與相線截面相同。根據(jù)新建住宅配建停車位應(yīng)100%預(yù)留充電設(shè)施建設(shè)安裝條件的要求及地下停車庫的具體情況，地下車庫電動(dòng)汽車充電設(shè)施配電線路宜采用金屬槽盒敷設(shè)，當(dāng)電動(dòng)汽車充電樁位置待定，金屬槽盒應(yīng)能到達(dá)所有停車位，以滿足100%預(yù)留充電設(shè)施條件。出槽盒到充電樁配電線路宜穿金屬軟管敷設(shè)，壁掛式安裝的充電樁可采用下進(jìn)線方式或側(cè)進(jìn)線方式。

結(jié)語

在進(jìn)行新建住宅小區(qū)的設(shè)計(jì)時(shí)，按照國(guó)家相關(guān)規(guī)定必須設(shè)置新能源電動(dòng)車位，配套1∶1設(shè)置充電樁。新能源電動(dòng)車位占總車位的比例由地方標(biāo)準(zhǔn)或政府的相關(guān)文件確定，除了設(shè)置充電樁的車位之外，其余車位應(yīng)預(yù)留設(shè)置充電樁的條件。新能源電動(dòng)車位充電樁一般考慮交流樁，負(fù)荷一般不超過7kW，所有充電樁總充電負(fù)荷計(jì)算采用單個(gè)充電樁充電負(fù)荷代數(shù)相加，考慮三相平衡后乘以需要系數(shù)確定，然后再根據(jù)充電負(fù)荷計(jì)算結(jié)果選擇配電線纜及保護(hù)開關(guān)。這種方法只是借鑒住宅負(fù)荷計(jì)算比較成熟的需要系數(shù)，新能源充電樁充電負(fù)荷計(jì)算的準(zhǔn)確系數(shù)的確定也將需要一個(gè)較長(zhǎng)過程，并需要后續(xù)使用檢驗(yàn)，根據(jù)具體使用情況陸續(xù)加以修正。設(shè)置新能源充電樁的車庫的其他電氣設(shè)計(jì)可以按照普通車庫標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，不需要進(jìn)行特殊考慮。

【參考文獻(xiàn)】：

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