電動汽車充電柱的設計思路分析

孫皓

摘 要：近年來電動汽車發展速度較快，而且具有非常好的發展前景。電動汽車以電能作為動力，充電樁作為電動汽獲得電能的重要的設備。因此需要針對電動汽車充電樁的設計進行優化，全面提高充電樁的充電性能，使其能夠為電動汽車提供高效、便捷的充電服務。文中分析了電動汽車充電樁的分類，并進一步對電動汽車充電樁的設計思路進行了具體的闡述。

關鍵詞：電動汽車;充電樁;分類;設計;單位;軟件

當前社會能源危機越來越嚴重，人們環境保護意識不斷增強，這也促使社會加快向綠色化和環保化方面轉型發展。在這種大背景下，電動汽車得以發展起來。電動汽車自身對能源消耗較少，這也使其具有良好的發展前景，但由于當前電動汽車產業還不成熟，充電樁數量嚴重不足、接口不匹配問題較為突出，因此針對充電樁還需要加強設計力度，并積極對電氣汽車配套設施加以完善，加快推進充電站和充電樁等設施的建設，進一步促進電動汽車的快速發展。

1 電動汽車充電樁分類

1.1 交流充電樁

在一些家用或是小型電動汽車中適應用于交流充電樁，因此交流充電樁多設置在公共停車場、購物中心車庫、社區及家中，其輸入電壓為單相220V，頻率為50Hz。交流充電樁殼體采用的材料具有較好的堅固性，在抗老化和抗沖擊力方面表面優異，具有防電磁干擾能力。由于交流充電樁元器件在額定負載下長期、穩定、連續運行過程中，這必然要考慮散熱性。交流充電樁具體是通過交流電網向電動汽車配置的車載充電機進行供電，再由車載充電機將交流電轉變為可供電動汽車車載電池使用的直流電，從而完成車載電池的充電。由于交流充電樁功率低、耗時長，因此宜在電動汽車閑置時進行充電。

1.2 直流充電樁

針對于一些大型電動汽車可以利用直流充電樁進行快速充電，由于直流充電樁功率較大，因此在實際建設過程中需要重視對電網的保護，通常情況下直流充電樁會設計在大型電動汽車停車場。直流充電樁輸入的電源為三相四線的380v，頻率為50Hz。充電方式為兩種形式，常規充電為5h，快速充電則為1h。在具體充電過程中，能夠對電池狀態進行有效監控，并根據電池溫度和電壓來自動調整充電電壓和電流，具備報警和保護功能。直流充電樁其主要是由地面提供電源，針對電動汽車動力電池進行直接充電，充電速度較快。

1.3 交直流一體充電樁

交直流一體充電樁有效的將交流和直流充電功能結合為一體，這樣可以根據自身的實際情況來選擇快速或是慢充。這就要求交直流一體充電樁需要保證蓄電池系統安全、自動充滿電的功能，盡量減少充電過程中對電池帶來的傷害。充電時可以采用定時、定量和智能三種模式。而且為了保證充電樁運行的安全性和可靠性，還需要設置漏民、短路和過流等保護功能，這也要求交直流一體充電樁要更具智能化。

2 電動汽車充電樁設計思路

2.1 外部機構與總控單元

在具體設計電動汽車充電樁過程中，具體可以采用交叉覆蓋的工藝進行，具體結構強度需要與IP65防護要求相符，具備防水作用。電動汽車充電樁主體設計時，硬件材料以鍍鋅鋼板為主，同時還應在鍍鋅鋼板外采用烤漆工藝涂抹一層保護漆膜，使其具有防潮、防鹽及防霧的性能，降低外界環境對硬件材料帶來的腐蝕影響。充電樁元器件采用微控制器，其RISC內核要具備高性能和以太網接口，同時還要有相應的接口和能夠與各控制單元對接的串口，使其滿足監測和使用工作需求。另外，該設備的溫度范圍以工業級為主，這樣對于總控單元的運行效果具有極為重要的意義。

2.2 監控和顯示單元

充電樁的工作狀態主要由監控單元進行監督，具體以采集開關量、模擬量和開出控制等為主。系統采集到模擬量后，將相應信息向開關量的采集單元進行傳達，并為用戶提供充電所需的電量。開出控制則是在充電完成后，為用戶提供指引，使將其電動汽車開出充電樁。顯示單位中的LED顯示器能夠顯示出電動汽車的充電量，用戶借助于顯示單位中的觸摸屏和按鍵能夠選擇相應的服務方案，服務完成后指示燈亮起，表明用戶充電開始，充電完成后，指示燈為綠色，表明充電完成。

2.3 軟件系統

2.3.1 主控模塊

主控模塊能夠按照用戶的需求自動設計最佳的服務方案，在客戶做出選擇之后，將客戶信息傳遞到硬件模塊，開始充電。與此同時，主控模塊還可收集用戶的各種信息，例如智能充電樁的充電記錄、實時運行數據等等。

2.3.2 安全模塊

安全模塊是由數據加密模塊、讀卡器、密鑰管理系統、數據解密模塊等組成。數據加密模塊可根據一定的加密形式，把用戶的各種信息進行加密之后保存。讀卡器可利用硬件加密技術將充電樁數據與用戶卡交互中所獲得的變量進行加密，在傳輸中能夠對具體線路加密，從而保證信息數據的相對安全。密鑰管理系統可以提供密鑰的加密算法和生成機制。數據解密模塊可以把用戶信息進行還原變成原始數據，同時能夠提供給用戶進行識別。

2.3.3 電氣設計

電動汽車充電樁樁體的結構，應當采用交叉覆蓋的工藝，不但有利于工作時空氣的流動，方便充電樁散熱，同時還能提高充電樁體的防護能力。充電樁的主體可采用鍍鋅鋼板，電動汽車的外表可以使用烤漆工藝，提高抗蝕能力和防銹能力。電動汽車所有的零部件都要達到工業級要求，充電樁的電氣設計，可采用磁環、壓敏電阻及瞬變抑制二極管等，確保充電樁在惡劣環境下的穩定工作。

3 結束語

近年來國家大力提倡環保節能，由于傳統汽車運行過程中會產生大量的污染，而且使用過程中耗能較大，因此新能源汽車得以發展起來。電動汽車污染少、噪音輕，具有較好的節能性和環保性，這也使電動汽車具有較好的發展空間。充電樁是電動汽車能夠快速發展的重要的助力支持，因此需要努力提高充電樁設計水平，為電動汽車用戶提供更高效、便利的充電樁服務，以此來助推電動汽車行業的快速發展。

參考文獻：

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