電動汽車充電柱的設(shè)計思路分析

孫皓

摘 要：近年來電動汽車發(fā)展速度較快，而且具有非常好的發(fā)展前景。電動汽車以電能作為動力，充電樁作為電動汽獲得電能的重要的設(shè)備。因此需要針對電動汽車充電樁的設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，全面提高充電樁的充電性能，使其能夠為電動汽車提供高效、便捷的充電服務(wù)。文中分析了電動汽車充電樁的分類，并進(jìn)一步對電動汽車充電樁的設(shè)計思路進(jìn)行了具體的闡述。

關(guān)鍵詞：電動汽車;充電樁;分類;設(shè)計;單位;軟件

當(dāng)前社會能源危機(jī)越來越嚴(yán)重，人們環(huán)境保護(hù)意識不斷增強(qiáng)，這也促使社會加快向綠色化和環(huán)?；矫孓D(zhuǎn)型發(fā)展。在這種大背景下，電動汽車得以發(fā)展起來。電動汽車自身對能源消耗較少，這也使其具有良好的發(fā)展前景，但由于當(dāng)前電動汽車產(chǎn)業(yè)還不成熟，充電樁數(shù)量嚴(yán)重不足、接口不匹配問題較為突出，因此針對充電樁還需要加強(qiáng)設(shè)計力度，并積極對電氣汽車配套設(shè)施加以完善，加快推進(jìn)充電站和充電樁等設(shè)施的建設(shè)，進(jìn)一步促進(jìn)電動汽車的快速發(fā)展。

1 電動汽車充電樁分類

1.1 交流充電樁

在一些家用或是小型電動汽車中適應(yīng)用于交流充電樁，因此交流充電樁多設(shè)置在公共停車場、購物中心車庫、社區(qū)及家中，其輸入電壓為單相220V，頻率為50Hz。交流充電樁殼體采用的材料具有較好的堅固性，在抗老化和抗沖擊力方面表面優(yōu)異，具有防電磁干擾能力。由于交流充電樁元器件在額定負(fù)載下長期、穩(wěn)定、連續(xù)運(yùn)行過程中，這必然要考慮散熱性。交流充電樁具體是通過交流電網(wǎng)向電動汽車配置的車載充電機(jī)進(jìn)行供電，再由車載充電機(jī)將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榭晒╇妱悠囓囕d電池使用的直流電，從而完成車載電池的充電。由于交流充電樁功率低、耗時長，因此宜在電動汽車閑置時進(jìn)行充電。

1.2 直流充電樁

針對于一些大型電動汽車可以利用直流充電樁進(jìn)行快速充電，由于直流充電樁功率較大，因此在實際建設(shè)過程中需要重視對電網(wǎng)的保護(hù)，通常情況下直流充電樁會設(shè)計在大型電動汽車停車場。直流充電樁輸入的電源為三相四線的380v，頻率為50Hz。充電方式為兩種形式，常規(guī)充電為5h，快速充電則為1h。在具體充電過程中，能夠?qū)﹄姵貭顟B(tài)進(jìn)行有效監(jiān)控，并根據(jù)電池溫度和電壓來自動調(diào)整充電電壓和電流，具備報警和保護(hù)功能。直流充電樁其主要是由地面提供電源，針對電動汽車動力電池進(jìn)行直接充電，充電速度較快。

1.3 交直流一體充電樁

交直流一體充電樁有效的將交流和直流充電功能結(jié)合為一體，這樣可以根據(jù)自身的實際情況來選擇快速或是慢充。這就要求交直流一體充電樁需要保證蓄電池系統(tǒng)安全、自動充滿電的功能，盡量減少充電過程中對電池帶來的傷害。充電時可以采用定時、定量和智能三種模式。而且為了保證充電樁運(yùn)行的安全性和可靠性，還需要設(shè)置漏民、短路和過流等保護(hù)功能，這也要求交直流一體充電樁要更具智能化。

2 電動汽車充電樁設(shè)計思路

2.1 外部機(jī)構(gòu)與總控單元

在具體設(shè)計電動汽車充電樁過程中，具體可以采用交叉覆蓋的工藝進(jìn)行，具體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度需要與IP65防護(hù)要求相符，具備防水作用。電動汽車充電樁主體設(shè)計時，硬件材料以鍍鋅鋼板為主，同時還應(yīng)在鍍鋅鋼板外采用烤漆工藝涂抹一層保護(hù)漆膜，使其具有防潮、防鹽及防霧的性能，降低外界環(huán)境對硬件材料帶來的腐蝕影響。充電樁元器件采用微控制器，其RISC內(nèi)核要具備高性能和以太網(wǎng)接口，同時還要有相應(yīng)的接口和能夠與各控制單元對接的串口，使其滿足監(jiān)測和使用工作需求。另外，該設(shè)備的溫度范圍以工業(yè)級為主，這樣對于總控單元的運(yùn)行效果具有極為重要的意義。

2.2 監(jiān)控和顯示單元

充電樁的工作狀態(tài)主要由監(jiān)控單元進(jìn)行監(jiān)督，具體以采集開關(guān)量、模擬量和開出控制等為主。系統(tǒng)采集到模擬量后，將相應(yīng)信息向開關(guān)量的采集單元進(jìn)行傳達(dá)，并為用戶提供充電所需的電量。開出控制則是在充電完成后，為用戶提供指引，使將其電動汽車開出充電樁。顯示單位中的LED顯示器能夠顯示出電動汽車的充電量，用戶借助于顯示單位中的觸摸屏和按鍵能夠選擇相應(yīng)的服務(wù)方案，服務(wù)完成后指示燈亮起，表明用戶充電開始，充電完成后，指示燈為綠色，表明充電完成。

2.3 軟件系統(tǒng)

2.3.1 主控模塊

主控模塊能夠按照用戶的需求自動設(shè)計最佳的服務(wù)方案，在客戶做出選擇之后，將客戶信息傳遞到硬件模塊，開始充電。與此同時，主控模塊還可收集用戶的各種信息，例如智能充電樁的充電記錄、實時運(yùn)行數(shù)據(jù)等等。

2.3.2 安全模塊

安全模塊是由數(shù)據(jù)加密模塊、讀卡器、密鑰管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)解密模塊等組成。數(shù)據(jù)加密模塊可根據(jù)一定的加密形式，把用戶的各種信息進(jìn)行加密之后保存。讀卡器可利用硬件加密技術(shù)將充電樁數(shù)據(jù)與用戶卡交互中所獲得的變量進(jìn)行加密，在傳輸中能夠?qū)唧w線路加密，從而保證信息數(shù)據(jù)的相對安全。密鑰管理系統(tǒng)可以提供密鑰的加密算法和生成機(jī)制。數(shù)據(jù)解密模塊可以把用戶信息進(jìn)行還原變成原始數(shù)據(jù)，同時能夠提供給用戶進(jìn)行識別。

2.3.3 電氣設(shè)計

電動汽車充電樁樁體的結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)采用交叉覆蓋的工藝，不但有利于工作時空氣的流動，方便充電樁散熱，同時還能提高充電樁體的防護(hù)能力。充電樁的主體可采用鍍鋅鋼板，電動汽車的外表可以使用烤漆工藝，提高抗蝕能力和防銹能力。電動汽車所有的零部件都要達(dá)到工業(yè)級要求，充電樁的電氣設(shè)計，可采用磁環(huán)、壓敏電阻及瞬變抑制二極管等，確保充電樁在惡劣環(huán)境下的穩(wěn)定工作。

3 結(jié)束語

近年來國家大力提倡環(huán)保節(jié)能，由于傳統(tǒng)汽車運(yùn)行過程中會產(chǎn)生大量的污染，而且使用過程中耗能較大，因此新能源汽車得以發(fā)展起來。電動汽車污染少、噪音輕，具有較好的節(jié)能性和環(huán)保性，這也使電動汽車具有較好的發(fā)展空間。充電樁是電動汽車能夠快速發(fā)展的重要的助力支持，因此需要努力提高充電樁設(shè)計水平，為電動汽車用戶提供更高效、便利的充電樁服務(wù)，以此來助推電動汽車行業(yè)的快速發(fā)展。

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