淺談電動(dòng)汽車充電樁設(shè)計(jì)與應(yīng)用

陳誠

摘 要：近年來，電動(dòng)汽車今后前景一片光明，有著十分良好的發(fā)展環(huán)境。電動(dòng)汽車是以電力能源為主，汽車通過充電樁獲得電力能源，提升充電樁的充電性能，既能為電動(dòng)汽車發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，又能為人們提供便利的充電服務(wù)。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車;充電樁;設(shè)計(jì)應(yīng)用

0 引言

面對(duì)當(dāng)前社會(huì)越來越嚴(yán)重的能源危機(jī)，如今人們對(duì)能源保護(hù)、能源充分利用以及環(huán)境管理的重視度在不斷增強(qiáng)。很多國家與地區(qū)都有提出相應(yīng)的支持政策，為的就是推動(dòng)社會(huì)朝向綠色環(huán)保發(fā)展轉(zhuǎn)型。其中一個(gè)重要的關(guān)鍵點(diǎn)就在于電動(dòng)汽車。電動(dòng)汽車本身對(duì)自然資源的耗用少，故有著十分良好的發(fā)展前景。但必須強(qiáng)調(diào)的是，因?yàn)閲鴥?nèi)產(chǎn)業(yè)并不成熟，所以市場(chǎng)中存在著充電樁數(shù)量不足、接口不匹配等一系列問題。

1 電動(dòng)汽車充電樁概述

1.1 電動(dòng)汽車充電樁背景及發(fā)展現(xiàn)狀

人們生活水平提高的同時(shí)，環(huán)境保護(hù)意識(shí)日益增強(qiáng)，在選擇交通出行方式時(shí)，更愿意以電動(dòng)汽車為主，從而為電動(dòng)汽車創(chuàng)造巨大的發(fā)展空間，電動(dòng)汽車已經(jīng)成為汽車市場(chǎng)新的發(fā)展動(dòng)力。盡管電動(dòng)汽車具有廣闊的發(fā)展空間，但是在發(fā)展初期許多設(shè)施缺乏配套體系，嚴(yán)重影響電動(dòng)汽車的發(fā)展，并成為有關(guān)部門重點(diǎn)解決的問題?，F(xiàn)階段我國已經(jīng)加大電動(dòng)汽車配套設(shè)施的完善，以國建電網(wǎng)為基礎(chǔ)建設(shè)充電站、充電樁等設(shè)施，同時(shí)積累一定的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。

1.2 電動(dòng)汽車充電的方法

電動(dòng)汽車充電方法主要有兩種，一種為交流充電法，另一種為直流充電法。直流充電法可以在普通的停車場(chǎng)為大型公共汽車提供充電服務(wù)，而且直流充電法可以快速完成充電，為人們創(chuàng)造便利的充電條件。（1）交流充電。交流充電是由電網(wǎng)公司以220V或者380V電壓的形式，為電動(dòng)汽車提供交流充電服務(wù)。在電動(dòng)汽車內(nèi)部，車載充電裝置通過濾波、整流的方式，將電流儲(chǔ)存到電動(dòng)汽車蓄電池內(nèi)，可以快速完成充電過程，主要在小型純電動(dòng)汽車上采用交流充電方法。（2）直流充電。將地面作為電源為電動(dòng)汽車提供充電服務(wù)，與交流充分方式相比，大型電動(dòng)汽車和電動(dòng)汽車，可以快速完成充電，同時(shí)無需使用蓄電池存儲(chǔ)電量，即可使汽車行駛。（3）更換電池組。采用更換電池組方法對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行充電，要求電動(dòng)汽車應(yīng)有兩組蓄電池，一組作為電源為電動(dòng)汽車提供能源，另一組作為蓄電池通過地面獲得電能。為電動(dòng)汽車配置兩組蓄電池，避免電動(dòng)汽車在行駛時(shí)一組蓄電池電力不足，導(dǎo)致汽車停止行駛，這時(shí)另一組蓄電池提供電能，可以保證汽車正常的行駛。以更換電池組形式為電動(dòng)汽車提供電能，減少更換電池的同時(shí)，還能有效減少充電時(shí)間。

2 充電樁設(shè)計(jì)思路

2.1 設(shè)計(jì)要求

設(shè)計(jì)充電樁的時(shí)候需要考慮到充電樁往往會(huì)在非常惡劣的環(huán)境中運(yùn)作，強(qiáng)烈的磁場(chǎng)效應(yīng)與噪音都是需要面對(duì)的考驗(yàn)與問題。絕大多數(shù)充電樁被設(shè)置在戶外，而戶外環(huán)境就會(huì)受到雨雪侵蝕以及灰塵覆蓋。充電樁應(yīng)當(dāng)具備足夠的密閉性與抗腐蝕性。此外韌性、自熄、阻燃、抗壓也是需要考慮的問題。內(nèi)部要做好散熱量處理，合理性布局整體結(jié)構(gòu)，以便保障充電樁能夠穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，具備足夠的抗電磁干擾能力。

2.2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

大多數(shù)充電樁在使用中都需要面對(duì)高負(fù)荷、長(zhǎng)時(shí)間工作要求。設(shè)計(jì)充電樁的時(shí)候必須將重心放在穩(wěn)定性、可靠性方面，保障充電效率和質(zhì)量。充電樁一定要具備無損充電以及快速充電這些能力。充電電流要保持足夠平滑，減少充電過程中帶給電池的負(fù)荷、負(fù)載影響。充電樁硬件方面可以選用適應(yīng)性更強(qiáng)的模塊結(jié)構(gòu)以此應(yīng)對(duì)雷電沖擊。要做好抗靜電干擾、抗電磁場(chǎng)干擾以及過壓防護(hù)工作。材料方面可以用鍍鋅鋼板，并在其表面均勻涂抹保護(hù)漆膜，為的是在遇到雨雪天氣時(shí)候能夠減少腐蝕性影響。在設(shè)計(jì)充電樁的時(shí)候，有必要處理好防靜電要求，主要方法就是使用雙向瞬態(tài)抑制二極管接地。此外內(nèi)部控制板需要確保觸摸顯示屏、無線模塊、電能計(jì)量、總控單元的充分連接。硬件系統(tǒng)主要就是充電模塊、識(shí)別模塊、計(jì)費(fèi)模塊、顯示與監(jiān)控模塊。其中最核心的是主控模塊，配有大量的控制對(duì)接串口與以太網(wǎng)接口，用于監(jiān)測(cè)使用。監(jiān)控模塊能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)充電樁的運(yùn)作情況，保障了充電樁在使用過程中足夠可靠與安全。如遇到異樣情況需要第一時(shí)間切斷電源用于保護(hù)車載電池、電動(dòng)汽車、充電樁足夠安全。主要就是開關(guān)量、模擬量的保護(hù)工作。采集到足夠監(jiān)控模塊數(shù)據(jù)以后，這些數(shù)據(jù)會(huì)被發(fā)送到監(jiān)測(cè)單元進(jìn)行匹配為充電樁供給相應(yīng)的電量。顯示模塊有配備許多的硬件比如按鍵、指示燈、觸摸屏、顯示器。在使用充電樁的時(shí)候根據(jù)顯示器的提示了解充電要求，選擇對(duì)應(yīng)按鍵充電。充電中亮起指示燈代表正在工作。電滿后熄滅指示燈意味著充電結(jié)束。不論是硬件還是軟件都要嚴(yán)格按照國家規(guī)定、國際標(biāo)準(zhǔn)合理使用資源，用靈活、方便的軟件為人們提供服務(wù)。充電樁總共包括應(yīng)用軟件、支持軟件、系統(tǒng)軟件，配有安全、通信以及主控一類模塊。

3 充電樁管理

為了方便人們找到充電樁，使用充電樁，可以設(shè)置一體化服務(wù)中心，比如設(shè)計(jì)充電樁尋找、使用APP，如同共享單車一樣，在人們需要使用充電樁時(shí)，直接打開APP，隨后人們就可以按照規(guī)劃的路線前往充電樁。并且該APP系統(tǒng)還可以作為充電樁運(yùn)營單位的控制系統(tǒng)，利用該軟件獲知每一個(gè)充電樁的運(yùn)行情況、使用數(shù)據(jù)，將其組織成一個(gè)龐大的管理網(wǎng)絡(luò)。此外還要成立智能數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫中的資料包括歷史資料以及實(shí)時(shí)資料。其中包括每一個(gè)電動(dòng)車、充電樁、用戶賬號(hào)等數(shù)據(jù)。管理充電樁的時(shí)候最重要的一項(xiàng)工作就是統(tǒng)計(jì)分析市區(qū)內(nèi)的各個(gè)充電設(shè)施。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的良好發(fā)展，充電樁的需求量不斷增加，設(shè)計(jì)更加便捷、實(shí)用的智能化充電樁具有重要意義。充電樁設(shè)計(jì)以軟硬件設(shè)計(jì)、環(huán)境電磁兼容設(shè)計(jì)為主，軟件設(shè)計(jì)主要對(duì)不同的模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括主控、讀卡器及通信等模塊。依照管理要求對(duì)充電樁的設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行深入的研究，保證設(shè)計(jì)的每個(gè)環(huán)節(jié)都可以解決電動(dòng)汽車充電遇到的問題，以便增強(qiáng)充電樁設(shè)計(jì)可行性特征，為我國電動(dòng)汽車及充電樁建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)的發(fā)展基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]邊慧萍，魏邦達(dá).儲(chǔ)能式電動(dòng)汽車充電樁設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].通信電源技術(shù)，2018，35（07）：98-99.

[2]陳源興.電動(dòng)汽車的充電樁建設(shè)分析[J].信息記錄材料，2019（04）：112-113.

[3]趙慧娟.淺析電動(dòng)汽車充電樁系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2017（30）：247-248.