浅谈电动汽车充电桩设计思路

张源

【摘要】：随着经济的快速增长，对于能源也有了进一步的使用。为了给新能源电动汽车提供更多的充电方法，该文根据市场和客户需求，设计了一套基于ARM微控制器的交流充电桩。适合于公共停车场或者商场停车场，采用人机交互功能来实现智能控制，并运用读取IC卡信息的方式进行消费确认。该设计下的充电桩安全可靠、节约成本，能便捷的在实际中投入使用。

【关键词】：电动汽车；充电桩；设计思路

引言

为了全面贯彻国家新能源汽车发展战略，加快电动汽车充电基础设施建设，促进电动汽车推广应用，新建居住区地下停车库、城市公共建筑配建地下停车库，应按当地城乡规划主管部门要求，根据汽车库所停车位数的一定比例建设电动汽车充电设施，以供电动汽车停车位充电使用。

1、电动汽车发展概况

目前，我国大力提倡发展电动汽车行业，国家和政府拨付专项资金对该领域进行重点扶持。国家能源局在下发的（2015年～2020年）《配电网建设改造行动计划》中，明确指出在电动汽车发展的下一个5年规划中将着力抓好配电设施配套建设。可以看出，不久的将来在国家政策的大力扶持下，我国电动汽车行业一定会得到蓬勃的发展。《配电网建设改造行动计划》（2015年至2020年）明确提出，在这5年间，国家将投入不少于2万亿元资金专门用于配电网建设改造，仅2015年一年就投资不少于3千亿元，“十三五”期间累计投资将达到1.7万亿。据预测，到2020年我国用电能代替电量将达到6300亿千瓦时，电能的消耗总量将提高两个百分点，到2020年将建成480万台电动汽车充电桩和1.2万座电动汽车充电站，可以满足500万辆电动汽车的充电需求。

2、电动汽车充电桩设计思路

2.1控制器硬件整体

在整个充电桩系统设计中，控制系统是相对比较重要的一个环节，电池管理系统控制必须要经过C44Box进行处理，该处理力气的作用主要起到的是控制作用，在这个基础作用下我们需要通过网络通讯系统来实现信息相关统计及采集情况实现卡内余额的查询设计，并且方便赋予监控，同时在显示屏上我们还能够清楚的看到相应展现方式，例如充电量，以及充电时间上的需求。一般时间控制系统硬件主要包含了电源电路、电能输出、以及单元处理等相关内容。其中有一部分是对充放电控制的电路，电路包括信号调理电路以及信号采集电路。这部分电路的使用能够控制好系统电源整体的输出，确保系统的实用性，在电源电路传输的过程中，该系统需要把电压转换成电源电路，以及液晶现实接口电路、NoFlash电路设计。

2.2配电线路设计

本工程选用WDZ-YJY无卤低烟阻燃铜芯交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套电力电缆作为充电设施的配电线路，三相配电回路电缆中性线应与相线截面面积相等，选用4+1型电缆，线路总距离≤200m，所用电缆截面应满足电压降的要求。电缆公共敷设路径走金属线槽，末端支路配电线缆穿金属软管从金属线槽引至充电桩，以常见壁挂式充电桩为例，可采用下进线和两侧进线的方式进行安装。

2.3充电桩电源主电路的原理

本文设计的充电桩输入电压为电网三相380V±10%，输出：DC12～750V，DC5～60A，功率为40Kw。三相交流电源经过不可控桥式整流滤波变成直流，输入IGBT桥。DSP控制板通过驱动电路使功率开关IGBT工作把直流输入电压转换成脉宽调制的交流电压，然后由高频变压器变压隔离，最后通过整流滤波输出得到直流，进而对铅酸蓄电池充电。同时通过可控的电流电压反馈回路改变充电电流和充电电压，通过检测电池的端电压，充电电流以提供单片机进行决策。放电电路在充电电压较高时工作，以提高电池的接受能力。辅助电路提供器件工作电源，而保护电路（过流，过压、过温）可以保证系统安全、可靠工作。同时通过DSP控制来显示电量、时间等数据。

2.4软件程序设计

本文所涉及到的直流充电桩控制系统软件程序部分主要由系统初始化、通信检测、用户信息识别、系统连接确认、充电模式选择和充电过程实时监测等部分组成。其中，用户信息识别部分利用RFID射频识别技术实现用户信息正确读取及交易结算确认。充电模式选择部分主要分为自动充电、按电量充、按时间充和按金额充四种模式，用户可以通过人机交互屏来选择所需充电方式进行对电动汽车的充电服务。充电过程实时监测部分是对充电过程中充电桩各功能模块间进行数据采集和监测，以应对突发状态，能够及时保护充电设备和待充设备的安全。

2.5配电线路设计

地下车库充电设施配电线路宜选用阻燃型铜芯交联聚乙烯绝缘类电缆，三相配电回路应选用五芯电缆，单相配电回路应选用三芯电缆，所选电缆的中性线应与相线截面相同。根据新建住宅配建停车位应100%预留充电设施建设安装条件的要求及地下停车库的具体情况，地下车库电动汽车充电设施配电線路宜采用金属槽盒敷设，当电动汽车充电桩位置待定，金属槽盒应能到达所有停车位，以满足100%预留充电设施条件。出槽盒到充电桩配电线路宜穿金属软管敷设，壁挂式安装的充电桩可采用下进线方式或侧进线方式。

结语

在进行新建住宅小区的设计时，按照国家相关规定必须设置新能源电动车位，配套1∶1设置充电桩。新能源电动车位占总车位的比例由地方标准或政府的相关文件确定，除了设置充电桩的车位之外，其余车位应预留设置充电桩的条件。新能源电动车位充电桩一般考虑交流桩，负荷一般不超过7kW，所有充电桩总充电负荷计算采用单个充电桩充电负荷代数相加，考虑三相平衡后乘以需要系数确定，然后再根据充电负荷计算结果选择配电线缆及保护开关。这种方法只是借鉴住宅负荷计算比较成熟的需要系数，新能源充电桩充电负荷计算的准确系数的确定也将需要一个较长过程，并需要后续使用检验，根据具体使用情况陆续加以修正。设置新能源充电桩的车库的其他电气设计可以按照普通车库标准进行，不需要进行特殊考虑。

【参考文献】：

[1]李建坡，姜雪，隋吉生.电动汽车充电站RFID智能信息管理系统[J].自动化仪表，2013，34（11）：62?65.

[2]冯益斌.基于Android系统及混合加密的蓝牙远程控制研究[J].现代电子技术，2016，39（5）：89?92.