新能源電動汽車通用充電樁的開發與研究

袁 園

（新疆大學科學技術學院，阿克蘇 843001）

1 引言

隨著蓄電池性能的不斷提升，電動車輛得到了廣泛的應用，在今后一段時間里，車輛發展的主流將會以電動車輛的保有量逐年增加，并部分取代內燃機車的趨勢。同時，由于電動車的技術越來越成熟，電動汽車的管理與服務也更加規范；電動汽車的標準也將以系列化、標準化的現代化模式出現，電動車將會開啟一個車輛時代的變革。

我國“十三五”期間要實現全國新能源汽車累計產銷量達到500萬輛，到2020年，新能源汽車實現產業化。新能源汽車的發展，需要新能源汽車充電樁的建設配合。隨著社會對新能源汽車的需求日益增加以及國家政策的推動，新能源汽車的快速發展將生產值達到1200億的汽車充電樁市場。

目前國內在充電樁行業中，絕大部分的充電樁產品均依靠國家電網供電網絡作為充電電能來源，均屬于單一電能來源類型。目前還沒有專門為市電供電、光伏發電以及蓄電池供電三種供應源同時為汽車充電產品，也缺少不同電源之間自動切換的新型光伏充電樁。因此，本項目將在以解決上述問題基礎上，開發出通用充電樁，并能夠緊隨光伏能源行業的發展步伐，使其得到更廣圍的應用。

2 研究內容

（1）第一代充電樁分為直流充電樁與交流充電樁兩種類型，以市電作為輸入電源。直流充電樁需要將交流電進行整流成直流電源，用直流電源直接給電動汽車進行充電。交流充電樁是直接將交流電源提供給電動汽車內部充電系統進行充電，項目選用交流充電樁投入使用，提高通用性。交流充電樁直接從市電電網中汲取電能作為汽車充電電量來源。交流充電樁輸入電壓為220V交流電，輸出電壓為220V交流電。交流充電樁作為汽車充電接口，將市電交流電通過汽車自帶的交流充電端口提供給電動汽車，作為汽車充電所需要的交流電。

（2）第二代充電樁采用直流充電樁的形式，以光伏發電作為能量供應來源，并配備儲能系統。白天陽光充足的情況下，光伏板將太陽能轉換為直流電源，通過直流充電樁，以DC-DC的形式對電氣汽車進行充電，富余電量儲存在儲能系統中。在晚上或者光線不足的情況下，直流充電樁對光伏發電量和儲能系統中蓄電池的電量進行管理和調用，為汽車充電。第二代充電樁將太陽能發電作為唯一的電量來源，在充電樁中加入了MPPT技術，提高光伏發電效率，同時具備了傳統充電樁充電管理、蓄電池管理、售電管理等功能。以直流充電的形式，和光伏發電的直流電這種電能性質相吻合，大大提供了發電和能量轉移的效率。

（3）第三代充電樁在第二代充電樁的基礎上，實現充電電源來源為市電交流電源與光伏發電電源，并配置蓄電池儲能系統作為備選功能。

3 實施方案

電動汽車一體化充電機由380V交流供電，正常情況下一體化充電機處于關機狀態，當正確連接電纜后，啟動充電過程；當進入充電過程后，觸摸屏會提示啟動充電，只有有效地IC卡方可啟動充電。

充電樁是電動力車的電站，其功能類似于加油站里面的加油機。每個充電樁都裝有充電插頭，充電樁可以根據不同的電壓等級，為各種型號的電動車充電。電動汽車充電樁采用的是交、直流供電方式，需要特制的充電卡刷卡使用，充電樁顯示屏能顯示充電量、費用、充電時間等數據。

交流充電樁采用人機交互界面采用大屏幕LCD彩色觸摸屏，充電可選擇定電量、定時間、定金額、自動（充滿為止）四種模式。充電樁的交流工作電壓220V或者380V，普通純電動轎車用充電樁充滿電需要4-5個小時，由于充電樁造價低廉、主要安裝在停車場，充電樁適用于慢充動力電池。電動車的快速充電主要由充電站中的充電機來實現。

4 技術路線

GBT 20234.1-2015 電動汽車交流充電樁是開發的高效率、高可靠性的充電設備。它界面美觀大方，控制方式安全便捷，為電動汽車提供安全可靠的交流電源。

本產品采用模塊化設計，主控模塊采用 ARM 芯片全數字控制，智能化程度高，數據處理速度高，響應迅速，提高在大功率應用中的穩定性和安全性。界面人性化、觸摸屏操作方便快捷，擁有多重保護功能、自動化的充電控制；產品提供以太網、3G等多種通信接口與監控中心或運營管理中心實時通信，并接受監控中心的指令操作，實時檢測充電過程，確保充電過程中人身和車輛的安全。

5 結束語

為了響應國家政策，實現便利生活、環保出行以及節能減排目的，在市區間設置充電樁，開發城市一卡通用的共享充電樁，是綠色出行的必然趨勢。未來，當綠色環保自助充電樁取代現有加油站、加氣站時，不但節約了人力成本，也大大減輕了資源壓力。

目前國內在充電樁行業中，絕大部分的充電樁產品均依靠國家電網供電網絡作為充電電能來源，均屬于單一電能來源類型。目前還沒有專門為市電供電、光伏發電以及蓄電池供電三種供應源同時為汽車充電產品，也缺少不同電源之間自動切換的新型光伏充電樁。因此，本研究將在解決上述問題基礎上，開發研究通用充電樁，并能夠緊隨光伏能源行業的發展步伐，使其得到更廣圍的應用。