浅谈电动汽车充电桩设计与应用

陈诚

摘 要：近年来，电动汽车今后前景一片光明，有着十分良好的发展环境。电动汽车是以电力能源为主，汽车通过充电桩获得电力能源，提升充电桩的充电性能，既能为电动汽车发展奠定坚实的基础，又能为人们提供便利的充电服务。

关键词：电动汽车;充电桩;设计应用

0 引言

面对当前社会越来越严重的能源危机，如今人们对能源保护、能源充分利用以及环境管理的重视度在不断增强。很多国家与地区都有提出相应的支持政策，为的就是推动社会朝向绿色环保发展转型。其中一个重要的关键点就在于电动汽车。电动汽车本身对自然资源的耗用少，故有着十分良好的发展前景。但必须强调的是，因为国内产业并不成熟，所以市场中存在着充电桩数量不足、接口不匹配等一系列问题。

1 电动汽车充电桩概述

1.1 电动汽车充电桩背景及发展现状

人们生活水平提高的同时，环境保护意识日益增强，在选择交通出行方式时，更愿意以电动汽车为主，从而为电动汽车创造巨大的发展空间，电动汽车已经成为汽车市场新的发展动力。尽管电动汽车具有广阔的发展空间，但是在发展初期许多设施缺乏配套体系，严重影响电动汽车的发展，并成为有关部门重点解决的问题。现阶段我国已经加大电动汽车配套设施的完善，以国建电网为基础建设充电站、充电桩等设施，同时积累一定的建设经验。

1.2 电动汽车充电的方法

电动汽车充电方法主要有两种，一种为交流充电法，另一种为直流充电法。直流充电法可以在普通的停车场为大型公共汽车提供充电服务，而且直流充电法可以快速完成充电，为人们创造便利的充电条件。（1）交流充电。交流充电是由电网公司以220V或者380V电压的形式，为电动汽车提供交流充电服务。在电动汽车内部，车载充电装置通过滤波、整流的方式，将电流储存到电动汽车蓄电池内，可以快速完成充电过程，主要在小型纯电动汽车上采用交流充电方法。（2）直流充电。将地面作为电源为电动汽车提供充电服务，与交流充分方式相比，大型电动汽车和电动汽车，可以快速完成充电，同时无需使用蓄电池存储电量，即可使汽车行驶。（3）更换电池组。采用更换电池组方法对电动汽车进行充电，要求电动汽车应有两组蓄电池，一组作为电源为电动汽车提供能源，另一组作为蓄电池通过地面获得电能。为电动汽车配置两组蓄电池，避免电动汽车在行驶时一组蓄电池电力不足，导致汽车停止行驶，这时另一组蓄电池提供电能，可以保证汽车正常的行驶。以更换电池组形式为电动汽车提供电能，减少更换电池的同时，还能有效减少充电时间。

2 充电桩设计思路

2.1 设计要求

设计充电桩的时候需要考虑到充电桩往往会在非常恶劣的环境中运作，强烈的磁场效应与噪音都是需要面对的考验与问题。绝大多数充电桩被设置在户外，而户外环境就会受到雨雪侵蚀以及灰尘覆盖。充电桩应当具备足够的密闭性与抗腐蚀性。此外韧性、自熄、阻燃、抗压也是需要考虑的问题。内部要做好散热量处理，合理性布局整体结构，以便保障充电桩能够稳定运转，具备足够的抗电磁干扰能力。

2.2 设计要点

大多数充电桩在使用中都需要面对高负荷、长时间工作要求。设计充电桩的时候必须将重心放在稳定性、可靠性方面，保障充电效率和质量。充电桩一定要具备无损充电以及快速充电这些能力。充电电流要保持足够平滑，减少充电过程中带给电池的负荷、负载影响。充电桩硬件方面可以选用适应性更强的模块结构以此应对雷电冲击。要做好抗静电干扰、抗电磁场干扰以及过压防护工作。材料方面可以用镀锌鋼板，并在其表面均匀涂抹保护漆膜，为的是在遇到雨雪天气时候能够减少腐蚀性影响。在设计充电桩的时候，有必要处理好防静电要求，主要方法就是使用双向瞬态抑制二极管接地。此外内部控制板需要确保触摸显示屏、无线模块、电能计量、总控单元的充分连接。硬件系统主要就是充电模块、识别模块、计费模块、显示与监控模块。其中最核心的是主控模块，配有大量的控制对接串口与以太网接口，用于监测使用。监控模块能够实时监测充电桩的运作情况，保障了充电桩在使用过程中足够可靠与安全。如遇到异样情况需要第一时间切断电源用于保护车载电池、电动汽车、充电桩足够安全。主要就是开关量、模拟量的保护工作。采集到足够监控模块数据以后，这些数据会被发送到监测单元进行匹配为充电桩供给相应的电量。显示模块有配备许多的硬件比如按键、指示灯、触摸屏、显示器。在使用充电桩的时候根据显示器的提示了解充电要求，选择对应按键充电。充电中亮起指示灯代表正在工作。电满后熄灭指示灯意味着充电结束。不论是硬件还是软件都要严格按照国家规定、国际标准合理使用资源，用灵活、方便的软件为人们提供服务。充电桩总共包括应用软件、支持软件、系统软件，配有安全、通信以及主控一类模块。

3 充电桩管理

为了方便人们找到充电桩，使用充电桩，可以设置一体化服务中心，比如设计充电桩寻找、使用APP，如同共享单车一样，在人们需要使用充电桩时，直接打开APP，随后人们就可以按照规划的路线前往充电桩。并且该APP系统还可以作为充电桩运营单位的控制系统，利用该软件获知每一个充电桩的运行情况、使用数据，将其组织成一个庞大的管理网络。此外还要成立智能数据库，数据库中的资料包括历史资料以及实时资料。其中包括每一个电动车、充电桩、用户账号等数据。管理充电桩的时候最重要的一项工作就是统计分析市区内的各个充电设施。

4 结语

综上所述，随着电动汽车产业的良好发展，充电桩的需求量不断增加，设计更加便捷、实用的智能化充电桩具有重要意义。充电桩设计以软硬件设计、环境电磁兼容设计为主，软件设计主要对不同的模块进行设计，包括主控、读卡器及通信等模块。依照管理要求对充电桩的设计应进行深入的研究，保证设计的每个环节都可以解决电动汽车充电遇到的问题，以便增强充电桩设计可行性特征，为我国电动汽车及充电桩建设奠定坚实的发展基础。

参考文献：

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