电动汽车充电柱的设计思路分析

孙皓

摘 要：近年来电动汽车发展速度较快，而且具有非常好的发展前景。电动汽车以电能作为动力，充电桩作为电动汽获得电能的重要的设备。因此需要针对电动汽车充电桩的设计进行优化，全面提高充电桩的充电性能，使其能够为电动汽车提供高效、便捷的充电服务。文中分析了电动汽车充电桩的分类，并进一步对电动汽车充电桩的设计思路进行了具体的阐述。

关键词：电动汽车;充电桩;分类;设计;单位;软件

当前社会能源危机越来越严重，人们环境保护意识不断增强，这也促使社会加快向绿色化和环保化方面转型发展。在这种大背景下，电动汽车得以发展起来。电动汽车自身对能源消耗较少，这也使其具有良好的发展前景，但由于当前电动汽车产业还不成熟，充电桩数量严重不足、接口不匹配问题较为突出，因此针对充电桩还需要加强设计力度，并积极对电气汽车配套设施加以完善，加快推进充电站和充电桩等设施的建设，进一步促进电动汽车的快速发展。

1 电动汽车充电桩分类

1.1 交流充电桩

在一些家用或是小型电动汽车中适应用于交流充电桩，因此交流充电桩多设置在公共停车场、购物中心车库、社区及家中，其输入电压为单相220V，频率为50Hz。交流充电桩壳体采用的材料具有较好的坚固性，在抗老化和抗冲击力方面表面优异，具有防电磁干扰能力。由于交流充电桩元器件在额定负载下长期、稳定、连续运行过程中，这必然要考虑散热性。交流充电桩具体是通过交流电网向电动汽车配置的车载充电机进行供电，再由车载充电机将交流电转变为可供电动汽车车载电池使用的直流电，从而完成车载电池的充电。由于交流充电桩功率低、耗时长，因此宜在电动汽车闲置时进行充电。

1.2 直流充电桩

针对于一些大型电动汽车可以利用直流充电桩进行快速充电，由于直流充电桩功率较大，因此在实际建设过程中需要重视对电网的保护，通常情况下直流充电桩会设计在大型电动汽车停车场。直流充电桩输入的电源为三相四线的380v，频率为50Hz。充电方式为两种形式，常规充电为5h，快速充电则为1h。在具体充电过程中，能够对电池状态进行有效监控，并根据电池温度和电压来自动调整充电电压和电流，具备报警和保护功能。直流充电桩其主要是由地面提供电源，针对电动汽车动力电池进行直接充电，充电速度较快。

1.3 交直流一体充电桩

交直流一体充电桩有效的将交流和直流充电功能结合为一体，这样可以根据自身的实际情况来选择快速或是慢充。这就要求交直流一体充电桩需要保证蓄电池系统安全、自动充满电的功能，尽量减少充电过程中对电池带来的伤害。充电时可以采用定时、定量和智能三种模式。而且为了保证充电桩运行的安全性和可靠性，还需要设置漏民、短路和过流等保护功能，这也要求交直流一体充电桩要更具智能化。

2 电动汽车充电桩设计思路

2.1 外部机构与总控单元

在具体设计电动汽车充电桩过程中，具体可以采用交叉覆蓋的工艺进行，具体结构强度需要与IP65防护要求相符，具备防水作用。电动汽车充电桩主体设计时，硬件材料以镀锌钢板为主，同时还应在镀锌钢板外采用烤漆工艺涂抹一层保护漆膜，使其具有防潮、防盐及防雾的性能，降低外界环境对硬件材料带来的腐蚀影响。充电桩元器件采用微控制器，其RISC内核要具备高性能和以太网接口，同时还要有相应的接口和能够与各控制单元对接的串口，使其满足监测和使用工作需求。另外，该设备的温度范围以工业级为主，这样对于总控单元的运行效果具有极为重要的意义。

2.2 监控和显示单元

充电桩的工作状态主要由监控单元进行监督，具体以采集开关量、模拟量和开出控制等为主。系统采集到模拟量后，将相应信息向开关量的采集单元进行传达，并为用户提供充电所需的电量。开出控制则是在充电完成后，为用户提供指引，使将其电动汽车开出充电桩。显示单位中的LED显示器能够显示出电动汽车的充电量，用户借助于显示单位中的触摸屏和按键能够选择相应的服务方案，服务完成后指示灯亮起，表明用户充电开始，充电完成后，指示灯为绿色，表明充电完成。

2.3 软件系统

2.3.1 主控模块

主控模块能够按照用户的需求自动设计最佳的服务方案，在客户做出选择之后，将客户信息传递到硬件模块，开始充电。与此同时，主控模块还可收集用户的各种信息，例如智能充电桩的充电记录、实时运行数据等等。

2.3.2 安全模块

安全模块是由数据加密模块、读卡器、密钥管理系统、数据解密模块等组成。数据加密模块可根据一定的加密形式，把用户的各种信息进行加密之后保存。读卡器可利用硬件加密技术将充电桩数据与用户卡交互中所获得的变量进行加密，在传输中能够对具体线路加密，从而保证信息数据的相对安全。密钥管理系统可以提供密钥的加密算法和生成机制。数据解密模块可以把用户信息进行还原变成原始数据，同时能够提供给用户进行识别。

2.3.3 电气设计

电动汽车充电桩桩体的结构，应当采用交叉覆盖的工艺，不但有利于工作时空气的流动，方便充电桩散热，同时还能提高充电桩体的防护能力。充电桩的主体可采用镀锌钢板，电动汽车的外表可以使用烤漆工艺，提高抗蚀能力和防锈能力。电动汽车所有的零部件都要达到工业级要求，充电桩的电气设计，可采用磁环、压敏电阻及瞬变抑制二极管等，确保充电桩在恶劣环境下的稳定工作。

3 结束语

近年来国家大力提倡环保节能，由于传统汽车运行过程中会产生大量的污染，而且使用过程中耗能较大，因此新能源汽车得以发展起来。电动汽车污染少、噪音轻，具有较好的节能性和环保性，这也使电动汽车具有较好的发展空间。充电桩是电动汽车能够快速发展的重要的助力支持，因此需要努力提高充电桩设计水平，为电动汽车用户提供更高效、便利的充电桩服务，以此来助推电动汽车行业的快速发展。

参考文献：

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[2]边慧萍，魏邦达.储能式电动汽车充电桩设计与应用[J].通信电源技术，2018（07）：98-99.

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