电动汽车交流充电桩的设计与应用

电动汽车交流充电桩的设计与应用

王军武

(普天新能源（深圳）有限公司广东深圳518000)

摘要：当今世界已经把节能减排作为一个全球性课题开展研究，以应对环境污染和能源危机带来的严重后果。发展绿色交通逐渐成为各国开展节能减排的重点方向之一。作为绿色交通发展的代表产物，电动汽车与传统燃油汽车相比具有能源利用率高、清洁等优点，减少了传统燃油汽车使用带来的环境污染及相应的污染治理成本。电动汽车充电设备作为电动汽车的必备基础设施之一，与电动汽车一同在不断的发展、改进。电动汽车充电设备主要由充电站、充电桩、电池调度、计费监控和电池设备养护等系统组成，其中充电桩是促进电动汽车产业不断进步的基础，是与电动汽车产业化共同成长起来的新型产业。基于此，文章就电动汽车交流充电桩的设计与应用展开论述。

关键词：电动汽车；交流充电桩；设计；应用

引言

随着社会经济持续不断快速发展，各行各业都取得了很大发展成就。尤其，关于新能源电动汽车行业发展异常迅猛，普遍得到社会广大民众的一致好评和青睐。新能源电动汽车行业发展前景非常美好，越来越得到业内相关人士的广泛关注和重视。然而，任何行业都有利与弊，关于电动汽车交流充电桩自身也有很多不足之处。需要业内工作者或者专家进行积极创新，不断完善电动汽车各种不足。

1常用电动汽车充电方式及设施

（1）慢充方式:以比较小的交流电来完成电池的充电过程，对接单相220V/32A电源，整个充电过程需要6到10小时。通常，市场上几乎全部类型的电动汽车都可以使用该种充电方式进行电源补给，虽然该种方式充电比较耗时，但用户可以利用闲时或夜间等用电低峰时段给车进行充电。

（2）快充方式:也可称为应急充电,可在20分钟到1小时内通过较大的直流电流为车载充电机进行充电。为了达到快速充电目的而使用的较大电流，虽然很好的解决了电动汽车快速应急充电的现实要求，但其技术要求高、大电流、高电压的特点对车载充电机及车载电池的性能及寿命都有比较大的影响。但是，因为快速充电方式所采用的充电数据参数在国际上目前并没有统一的标准，所以也存在一些安全隐患及不通用等问题。鉴于此种充电方式对时间要求比较低，所以目前比较多的使用在公共交通场所。

（3）快换方式:以更换车载电池达到为电动汽车提供持续动力的充电方式，更换时间通常只需5到10分钟，与燃油汽车进站加油时间相当。快换方式决定了电动汽车在电能耗尽后，只需在短时间内更换电池而不用当时进行充电的优点。但该方式也受电池的很多因素所限制，比如电池型号是否匹配，接口是否通用等。快速换电池的方式常见于专业电动车电池更换站及电池种类较为齐全的充电站。

常见的电动汽车基础充电设施主要有换电站、充电站和充电桩。换电站的主要作用是完成电动汽车车载电池的拆卸及换装，换装补充电能时间短，但需要较为专业的操作人员进行操作，其主要特点是占地面积较小。充电站是以充电桩和充电机为基础设备，可对场站设备进行有效监控并可提供全部充电方式的电动汽车充电设施，其主要缺点是占地面积大且投入费用高。而充电桩相较于充电站就非常灵活，首先其占地面积非常小，通常在一个停车位旁半平方米的位置就可以安装，其次其安装几乎不受太多限制，因此其广泛应用于住宅区停车场、企业自建停车场等，为电动汽车用户提供电能补充。

2电动汽车交流充电桩相关技术原理和设计分析

2.1电动汽车交流充电桩相关工作原理

在交流充电桩内部运行过程中，一定要把输入端与交流电网进行有效连接在一起，把输出端安装到充电插头前端，再通过电动汽车进行有效连接起来，进而为其提供更多电能补给。一般情况下，在交流充电桩整体结构相关设计上，会采用更多模块化的方法。完善的交流充电桩通常是由以下几个重要部分组成：a.计量模块，它的主要功能是对充电桩进行电流、电压和输出电能、输出功率进行实时监测，使用比较多的是智能电表。它可以对使用的电量进行有效检测和计算，还能为用户端提供有效管控，和控制器进行双方向信息数据互通，通过在计量模块中安装智能电表，使得整个充电设备更加自动化。b.账务管理模块化，它的主要作用是对使用的电价或者电量进行综合计算，从而获得消费金额，并收取相关费用、打印出来完整的信息账单。只有控制器与嵌入式相关打印机设备进行有效结合才能更好的完成账务管理任务，交流充电桩一般会采取梯形电价相关政策，控制器会实时对已经使用电量进行计费，并且及时完成整个收费过程。控制器里边会包含很多电量使用消费数据信息，并且把这些数据信息传送给打印机，打印机会详细的打印出来每一笔消费使用信息。c.人机交互模块，它的主要功能是负责和客户进行有效“沟通”。通常情况下，会使用触摸屏来作为传输载体，进而来实现这一重要功能。用户可以根据实际情况来进行功能的自由选择，充电桩可以持续不断的显示充电过程中的详细信息。人机交互使用界面在整个设备自主充电中具有重要作用和意义，用户在使用的过程中只有按照显示屏的功能选择，进而可以设置自由化的充电方案，从而满足不同种类用户的实际需求。d.电气模块，它的主要功能是负责电能输入和进出的控制，如果，发现有突发不安全情况发生，能够在最短时间断开电能相关输入。从而保障充电桩的使用安全，预防经济上带来的损失。e.桩体，根据使用空间和方式，桩体可以分为落地式和壁挂式两种类型。落地式相关充电桩使用最多的地方大多数是在停车场等空间比较大的地方，一般都安装在地面，充电设备占用的空间和体积都非常庞大。另外一种是壁挂式，主要被用在室内或者周围有墙壁的区域，它所占用的空间和体积都比较小。

2.2关于交流充电桩相关硬件设计

交流充电桩相关硬件平台是功能发挥的重要基础，科学、合理的硬件设计，在很大程度上能够提升工作效率，并且能够给客户最好的体验。对整个设备的运行起到一定的安全保护作用。很多交流充电桩在硬件设计上都使用了模块化的方法。依据每个功能的不同，把充电桩可以分成若干个不同模块，通过使用串口或者CAN通信相关方式对控制器实行数据通信。经过模块化相关设计方法，当系统中部分区域模块发生故障，也不会影响到周围模块的正常使用，不仅有效保障了系统的正常运行，而且，也方便了后期相关技术工作人员维护工作开展。很多充电桩相关地理位置在最初注册时就已经被保存到后台运营管理中心，后台数据中心会对此进行统一化管理。除此之外，包括车主的RFID卡相关密码，余额以及相关消费的历史信息数据都被后台管理中心保存，在日常充电桩工作时通过与后台数据进行通信，就可以获得相关需要的信息数据。另外，系统为所用充电桩都分配了独一无二的编号，通过相关软件进行配置，可以把每个设备的编号读写到控制器相关存储器当中。以此作为充电桩独一无二的身份认证。为了方便对充电桩进行统一管理，一般情况下，该编号由三个重要部分组成，一共包含14个阿拉伯数字，前半部分共包含6位数字，其意思是代表该地区城市相关行政区号；中间主要包含4位数字，主要指街道编号；后半部分为4位数字，是依据接入互联网先后顺序来设置的数字编号。例如，某一台充电桩的编号：41022111990091则代表HN省KF市某地区，充电桩联网上电之后，这个编号会通过相关网络接口来发送到后台管理系统。后台管理系统通过识别相关充电桩的编号来进行管理，并且按照编号把收到的有关数据和充电桩进行对接。

3结语

综上所述，电动汽车交流充电桩具有丰富的系统功能，电动汽车充电桩，由于其体积小，容易建设，方便可靠的特点，可方便的安装于小型服务网点、停车场、街道边、居民小区等地。用户在较长时间停放车辆时，可使用充电桩进行充电。在我国大力发展纯电动汽车的市场背景下，电动汽车交流充电桩将成为消费者主要的充电选择之一，具有很大的市场价值，可以弥补企业此块的空白，为企业带来较好的经济效益和社会效益。

参考文献:

[1]赵丽丽.电动汽车交流充电桩研究与设计[D].长安大学,2017.

[2]李向军.电动汽车交流充电桩系统设计分析[J].科技传播,2016,8(18):223+252.