電動汽車智能充電樁的設(shè)計(jì)

王函

摘要：電動汽車在目前的市面上所占的份額越來越多，很多汽車企業(yè)也開始向電動汽車研發(fā)轉(zhuǎn)型。就目前的電動汽車具體利用分析來看，續(xù)航能力不足以及不能及時充電的問題嚴(yán)重的限制了電動汽車的發(fā)展，所以在未來的汽車發(fā)展中，要想實(shí)現(xiàn)電動汽車規(guī)模化的生產(chǎn)必須要對此問題進(jìn)行有效解決。具備智能性的充電樁在解決電動汽車充電問題方面有比較顯著的作用，所以文章就電動汽車智能充電樁的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)做具體的分析，旨在指導(dǎo)實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：電動汽車;智能充電樁;設(shè)計(jì)

隨著社會的進(jìn)步與發(fā)展，人們越來越重視生態(tài)文明建設(shè)和對自然資源的保護(hù)，眾所周知自然資源分為可再生資源與不可再生資源，而自從第二次工業(yè)革命卡爾·弗里特立奇·奔馳發(fā)明了第一輛汽車后，市面上的動力交通工具都以燃燒石化燃料為主，也就是文明平時所說的煤炭、石油等。但常規(guī)石化燃料屬于不可再生資源，環(huán)境污染大且消耗速度逐年增長?；诖吮尘埃瑸榱藰?gòu)建環(huán)境友好型社會，我國也開始了對于電動汽車領(lǐng)域的研究，節(jié)約自然資源、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。電動汽車值得開發(fā)和研究是有原因的，第一是零污染，因?yàn)殡妱悠囍饕茉词请娏?，所以它的污染排放量幾乎為?第二是零噪音，由于電機(jī)的運(yùn)行聲音要比傳統(tǒng)內(nèi)燃汽車的發(fā)動機(jī)小的多，因此在行駛過程中幾乎沒有太大聲響;第三是駕駛簡單，目前電動汽車就是一個檔位，前進(jìn)的速度方面主要看駕駛者踩加速的力度而定，因此駕駛起來比較方便，也比較容易上手……這些都是電動汽車成為各國主要研究開發(fā)對象的原因，但凡事都有兩面性，電動車環(huán)保、便捷的同時也有很大的局限性，比如耗電快續(xù)航能力弱、無法隨時隨地充電等等，所以導(dǎo)致現(xiàn)在電動汽車還是無法替代傳統(tǒng)汽車地位，大范圍地投入市場。目前，在僅裝備蓄電池的純電動汽車中，蓄電池的作用是汽車驅(qū)動系統(tǒng)的唯一動力源，所以此時的弊端顯而易見，那就是當(dāng)電壓較低時，就需要及時進(jìn)行電能補(bǔ)給，否則汽車性能會受到很大影響。電動汽車現(xiàn)有的充電方式有：交流充電、直流充電、快速更換電池和非接觸充電等，因?yàn)殡妱悠囆铍姵乇容^笨重，快速更換電池不是十分便捷，所以外接式充電方式較受到大家的推崇。

一、電動汽車的充電方法和建設(shè)充電樁監(jiān)控系統(tǒng)的必要性分析

電動汽車自目前的社會中得到了廣泛的利用，但是續(xù)航問題與充電問題一直困擾著電動汽車的發(fā)展。現(xiàn)階段，不少企業(yè)提出利用智能充電樁來解決續(xù)航問題，但是在具體推出充電樁之后發(fā)現(xiàn)充電樁的整體性管理成本較高，而且在使用中容易出現(xiàn)安全事故。出于對充電樁安全問題的考慮，也重視了充電樁運(yùn)營管理成本問題，做智能充電樁的建設(shè)，并在智能充電樁設(shè)計(jì)的時候強(qiáng)化監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建，這樣，監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對充電樁本身和充電過程的監(jiān)測與控制，這不僅為汽車充電提供了保證，對充電樁的管理提升也有積極的意義。簡言之，電動汽車充電方法和建設(shè)充電樁監(jiān)控系統(tǒng)的必要性顯著。

二、電動汽車充電樁分類

（一）交流充電樁

交流充電樁在家用或小型電動汽車中使用廣泛，多應(yīng)用于公共停車場、大型購物中心車庫、社區(qū)/家用充電樁中。輸入電壓為單相220V，頻率為50Hz±2Hz，電壓波動范圍為單相220V±15%。結(jié)構(gòu)殼體采用堅(jiān)固、抗老化、抗沖擊力強(qiáng)的材料，具備防電磁干擾能力強(qiáng)的功能，交流充電樁的元器件在額定負(fù)載長期且連續(xù)運(yùn)行，需充分考慮散熱的要求。交流充電樁則首先由交流電網(wǎng)向電動汽車所配置的車載充電機(jī)供電，之后由車載充電機(jī)將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榭晒╇妱悠囓囕d電池所使用的直流電，完成車載電池的充電。交流充電樁功率較低、耗時長，可以在電動汽車閑置時充電，方便使用。

（二）直流充電樁

直流充電樁更適用于出租車、大巴、電動轎車、混合動力公交車等大型電動汽車的快速充電，一般功率較大，在建設(shè)過程中需注重對電網(wǎng)的保護(hù)，一般建設(shè)在大型電動汽車停車場。直流充電樁輸入電源為三相四線380VAC±15%，頻率為50Hz±5%。充電方式針對不同電池類型一般分為兩種，常規(guī)充電約5h，快速充電約1h。在充電過程中，需對電池狀態(tài)監(jiān)控，可根據(jù)電池的溫度、電壓對充電電壓、電流進(jìn)行自動調(diào)整，具備報(bào)警與保護(hù)功能。直流充電樁主要是通過地面提供電源，對電動汽車動力電池進(jìn)行直接充電的方式，具有充電速度快的優(yōu)點(diǎn)。

（三）交直流一體充電樁

交直流一體充電樁同時具備交流及直流充電功能，可以在白天業(yè)務(wù)量多時選擇直流快速充電，在夜晚業(yè)務(wù)少時選擇交流進(jìn)行慢速充電。需具備為蓄電池系統(tǒng)安全、自動充滿電的功能，減少在充電過程中對電池的傷害。充電模式可以分為定時、定量和智能三種模式。為確保充電樁安全可靠運(yùn)行，需設(shè)置漏電、短路、過流等保護(hù)功能。交直流一體充電樁更為智能化。

三、充電智能樁監(jiān)控系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)

（一）硬件框架組成

智能充電樁的硬件框架對其架空系統(tǒng)的功能發(fā)揮有重要的影響，所以必須要實(shí)現(xiàn)硬件框架設(shè)計(jì)的完整性。就具體的分析來看，硬件系統(tǒng)的組成主要包括以下設(shè)備：中央主控板、IC讀卡器、檢測芯片、顯示電表、顯示屏、鍵盤以及通信模塊等。就系統(tǒng)的具體分析來看，其核心是主控板，其在充電過程啟、運(yùn)行、實(shí)時監(jiān)控以后關(guān)閉。從主控板的具體工作來看，其能夠通過多種的數(shù)據(jù)傳輸方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)向后臺的傳輸。IC讀卡器以及檢測芯片的主要作用是進(jìn)行用戶認(rèn)證。至于其他的如顯示電表、顯示屏等設(shè)備，主要的作用是踐行監(jiān)測結(jié)果的顯示。簡單來講，智能充電樁在實(shí)際監(jiān)測的過程中，硬件系統(tǒng)發(fā)揮著重要的作用，所以對硬件系統(tǒng)的具體設(shè)備、設(shè)備的性能和參數(shù)等進(jìn)行分析和討論，保證系統(tǒng)的完整性具有非常重要的價值。

（二）充電樁智能監(jiān)控系統(tǒng)的軟件構(gòu)成

智能充電樁的具體運(yùn)行不僅要依靠硬件系統(tǒng)，更要依靠軟件的運(yùn)行，所以在智能充電樁的具體設(shè)計(jì)中，對軟件系統(tǒng)做全面性分析和設(shè)計(jì)也十分的必要。從軟件系統(tǒng)的具體分析來看，其主要有三個系統(tǒng)：其一是用戶認(rèn)證和識別系統(tǒng)，該系統(tǒng)的作用主要是進(jìn)行用戶身份的識別，進(jìn)而保證用戶在使用中的安全性。其二是運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)。智能充電樁的充電行為是在身份認(rèn)證之后自動完成的，整個過程如果沒有監(jiān)督，很容易發(fā)生意外，所以在充電的整個過程中涉及了運(yùn)行檢測系統(tǒng)，其會對充電的具體狀態(tài)等進(jìn)行檢測，一旦發(fā)現(xiàn)存在問題，會立即啟動故障預(yù)警并停止充電行為。

四、結(jié)語

綜上所述，隨著電動汽車產(chǎn)業(yè)的良好發(fā)展，充電樁的需求量不斷增加，設(shè)計(jì)更加便捷、實(shí)用的智能化充電樁具有重要意義。

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