可移动式电动汽车充电桩的设计简析

可移动式电动汽车充电桩的设计简析

梁云龙

广州东方电科自动化有限公司 广东广州 510000

摘要：随着新能源技术的不断发展，电动汽车的数量不断增多，改变了传统内燃机汽车对能源需求量大的现状，也有效地改善了环境质量。电动汽车数量的增多，就需要更多的充电桩满足电动汽车的充电需求。可移动式电动汽车充电桩设计过程中，需要从结构以及使用功能等方面提出特殊性的应用需求，提高充电效率的同时，还能够保证充电的安全性。因此，本文对可移动式充电桩的结构以及功能设计展开深入研究，为提高可移动充电桩设计的科学性以及应用有效性提供可靠的参考。

关键词：可移动式；电动汽车；充电桩；设计

前言

随着我国对能源及环保问题重视程度的不断提高，新能源汽车的开发与应用受到了更多的关注。随着新能源技术的不断发展和成熟，我国电动汽车的保有量持续增多，在改变使用传统能源产生的环境污染问题的同时，也成为未来发展的总体趋势。随着电动汽车保有量的增多，充电桩的需求量也随着增多，为了能够满足不同场景下用户的充电需求，对可移动式充电桩装置的结构以及充电功能实施科学的设计，提高充电效率和充电安全性，同时也改善了固定式充电设备不足的应用现状。

一、移动式充电桩工作原理

可移动式充电桩能够应用在多种场景下的电动汽车充电，在充电运行工作时，充电桩需要连接380V电源，然后利用交流接触器连接到充电桩内部设置的计费表装置，对充电电流以及充电相关信息开展实时监控，同时也为电动汽车充电完成后精准计费提供参考标准。380 V电源输入到充电桩的主电路系统后，经过稳压整流环节、高频变换以及二次整流等多个运行环节后，将其转换为满足电动汽车充电要求的直流电，然后开始为电动汽车的电池组充电[1]。在充电过程中，还需要有效发挥出数据采集模块的重要性作用，实现对充电单元相关操作信息进行实时监控的目的，根据对不同监测指标的参数分析，以及收集的充电站智能控制模块的反馈信息，对监测数据存在的异常情况向管理系统进行及时反馈，中心控制系统可直接将信息反馈到报警锁定模块，系统会及时停止充电并锁定系统。

二、可移动式充电桩功能需求

可移动式充电桩在设计过程中，应满足用户应用的多样化功能需求，具体包括以下几方面：1）移动性功能需求。在充电过程中为了便于移动，在设备底部应设计四个能够进行全方位旋转的轮子。安装完成后，轮子能够根据使用需求调整为固定锁定状态，并与拉杆一起使用，以达到充电站对移动性的使用要求。2）体积小，便于携带的需求。充电桩在结构设计过程中需要考虑到体积的大小，体积约为典型小型汽车后备箱体积的三分之一，这样能够便于车辆随身携带。3）移动操作需求。充电桩设备在实际应用过程中，应通过多种途径和方式对系统进行操作使用，当前大部分移动充电桩都能够使用刷卡或手机应用扫描登录等方式，有效满足了不同用户的充电需求。4）人性化结构设计。移动充电桩整个控制系统分为多个模块，每个模块都发挥着重要性作用，并且每个模块的智能化水平较高，能够实现对充电全过程的智能化操作和监控。可移动充电桩设备结构设计应体现人性化特点，拉杆手柄应利用圆角设计。5）云网络管理。充电桩定位系统充分利用了北斗GPS芯片技术，具有定位速度快、功耗低、反应灵敏度高、抗外界干扰能力强等多种应用优势。打开电源后，位置信息能够精准地传输到云端，并将数据传输到移动客户端，为可移动汽车充电桩的规范化管理提供了技术支持。

三、可移动式电动汽车充电桩的设计

（一）移动充电桩设计材料选择

在设计外观的过程中，需要考虑到移动充电站应用在室外环境的现实情况，应考虑天气、环境等因素对充电桩使用性能所产生的影响。充电桩的外观设计材料应具有较强的防锈能力和耐腐蚀性，不受室外恶劣环境的影响，保持良好的外观完好性和应用效果，并且达到防尘和防雨的使用要求。按照充电桩的常规设计要求，移动式充电桩结构材料可选用不锈钢材料。由于用户频繁接触充电桩的人机交互界面，为了避免用户在界面操作过程中发生漏电和短路等危险情况，在界面的数据显示区和刷卡区可以利用PC材料来设计，主要是由于PC材料具备高耐腐蚀性和阻燃性以及高抗压强度，不仅为用户在实际操作中提供了安全的操作空间，而且满足了功能分区材料的使用要求[2]。充电桩结构框架设计采用了钢架结构，具有较强的安全稳定性，并利用焊接技术对钢架结构进行连接。在整个框架结构设计过程中为了能够有效降低成本，在钢架强度选择过程中，可以利用刚度和强度适中的材质，有效满足整个结构的抗拉强度和抗压强度即可。

（二）充电桩的功能模块设计

移动充电桩整个系统利用模块化设计方式，其中，在整个系统中人机交互模块的主要作用是显示用户操作信息，主要包括液晶触摸屏、充电显示、付费刷卡区等部件。模块设计位置在充电桩上方，方便操作人员及时观察操作信息，在操作工程中能够对充电状态、电池余量以及充电费用等信息进行显示，人机交互系统模块是整个系统的核心模块；安全控制装置模块也是系统非常重要的安全保护措施，其主要作用是能够在充电过程中及时发现漏电或短路等危险情况，通过系统警告，用户及时通过操作停止按钮，快速切断电源，停止充电；主控制器模块中安装了微控制器设备，该微控制器中包含了多个通信接口，提高了设计应用的效果。数据采集模块作为有效的通信系统，在设计过程中包括CAN总线接口，能够利用物理连接的方式，提高数据收集和传输的精准可靠性

[3]；充电连接器模块使用了多功能单相表仪器，通过对电能表中显示的读数值作为充电站的能量值，通过显示的电流值，能够检测电压和电流值是否处于正常状态。当获得的电压和电流参数显著高于正常值状态，则主控制器会及时接收充电连接器发出的警告信号，立即实施断电操作，降低了过电压或者过电流等危险隐患问题的发生。

（三）充电桩桩体的结构设计

根据移动式充电桩设计的功能要求，将可移动充电桩桩结构骨架利用焊接方式来连接，底部设计采用实心钢板材料，纵向立柱厚度设置为10mm，由角钢材料制作；水平支架和V形支架的厚度分别设置为5毫米和10毫米，采用方形钢材料设计，充电桩体的设计参数符合多种类型电动汽车的充电需求[4]。同时按照具体的设计标准，还需要合理选择移动式充电桩的外部材料，并充分考虑外界环境因素对充电桩使用功能的影响，充电桩的箱门和面板由使用钢板制成，并对结构厚度予以科学的设置。充电桩后部由厚度不小于3mm的钢板制成，通过次结构设计进一步提升了电桩体框架结构的稳定性和应用安全性。

结束语：

新能源汽车的研发并应用，满足了我国能源和环境可持续发展的战略要求，也成为汽车行业未来发展的总体趋势。可移动充电桩的设计改善了固定式充电桩应用不足的现状，为电动汽车用户充电提供了更多的便利。因此，在可移动式充电桩设计过程中应从外观结构以及使用功能方面进行综合考虑，使其能够使用不同场景下的充电需求，满足电动汽车充电效率的同时，也应具备操作安全和应用便利的优势。

参考文献：

[1]李彦博.一种基于电力线载波通信的电动车充电桩充电管理系统设计[D].电子科技大学[2023-11-28].

[2]张晶,康锦萍,李涛永,等.考虑电磁兼容特性下电动汽车直流充电桩测试装置的模块化设计及应用[J].电力自动化设备,2022,42(2):7

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[3]John,Fang.漏电流检测基本原理以及在电动汽车充电桩中漏电流保护方法的选择[J].世界电子元器件,2018(7):6.

[4]刘晓丽,宋天斌,刘卫新,等.一种电动汽车充电桩储能式移动检测平台的研制[J].工业安全与环保,2019,45(9):6.