电动汽车充电桩设计

电动汽车充电桩设计

发表时间：2018-07-23T10:08:16.050Z 来源：《基层建设》2018年第18期作者：郑肇显

[导读] 摘要：汽车是现代社会的主要工业产物，新时期，为了缓解能源和环境问题，电动汽车应运而生并得到快速发展。

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摘要：汽车是现代社会的主要工业产物，新时期，为了缓解能源和环境问题，电动汽车应运而生并得到快速发展。充电桩是电动汽车的能量来源，是电动汽车实现产业化和市场化的重要前提，因此加强其研究方能为电动汽车的发展奠定良好基础。本文首先介绍了充电桩的发展背景和现状，分析已有的充电方法，然后探究电动汽车充电桩的设计，以期促进电动汽车更快更好的发展。

关键词：电动汽车；充电桩；设计

引言

近年来，随着全球能源危机的不断加深，石油资源的日趋枯竭及大气污染、全球气温上升的危害加剧，各国政府及汽车企业普遍认识到节能和减排是汽车技术发展的主要方向。发展环保节能电动汽车是大势所趋。依目前电动汽车的应用情况看，大批量生产使用电动汽车还存在较为现实的困难，主要原因在于电动汽车续航里程短、充电时间长，充电桩建设慢、普及率低等。因此，加快电动汽车充电桩建设势在必行。

1电动汽车充电桩概述

1.1 电动汽车充电桩背景及发展现状

现阶段，电动汽车保有量大幅增长，但充电基础设施能否提供方便、快捷的充电服务，一直成为消费者购买电动汽车的重要因素。随着电动汽车的持续快速发展，当前充电桩建设和服务却未能跟上电动汽车的发展节奏，为此，我国出台了一系列政策加快充电基础设施建设，2020年将基本建成智能高效的充电基础设施体系。

1.2 电动汽车充电的方法

电动汽车的充电方法有四种形式，分别为交流充电、直流充电、换电技术和无线充电技术，但应用较广的主要是交流充电和直流充电。

（1）交流充电

交流充电指的是单相或三相交流电通过车内的充电机经过整流、滤波、功率因数校正后，转换为合适电压的直流电，进而对动力电流进行充电的方式。由于充电电流小，充电时间长，因此此方式一般适用于车辆停运时间长（多为夜间）的充电。俗称“慢充”。

交流电充电方式适用于非运营、设计续航里程较长的电动车以及插电式混合动力汽车。

（2）直流充电

直流充电是指通过直流充电桩，将电网交流电转化为直流电源，通过充电连接装置直接给动力电池充电的充电方式。

该方式充电电流一般为150-250A，目前，直流充电多应用于城市公共充电设施以及城际间高速服务区充电站，市面上的纯电动车皆支持交流慢充和直流快充两种充电方式。

（3）换电技术

换电技术是电动车能达到和传统燃油车加油相近速度的续航方式，它目前已经在公共交通领域和物流领域得到了实现。

该技术通过全自动或者半自动机械设备，进行更快速的电池更换，通过电池更换的方式实现电动汽车电能的补给。然而，这一充电方式在实际运行中也有一定的弊端，由于每辆电动汽车都需要两组蓄电池进行供电和充电，因此需要建设大量电池更换站，而且每个更换站都需要工作人员进行日常维护工作，投资成本较高，智能化水平较低，因此适用性较差。

（4）无线充电技术

无线充电技术其实是基于电磁感应原理，在一定空间范围内的电能无线传输，无需要电缆连接。不过，无线充电对技术的要求较高，充电效率和线圈大小以及距离有紧密关系。随着线圈间距离的增大，能量传输效率逐渐降低。

据了解，现阶段无线充电设备要做到90％以上的效率，有效距离一般在15～25 cm之间。因此对于底盘过高的车型来说，就不太适合用无线充电方式了，这对无线充电的普及有较大影响。

2.电动汽车充电桩的设计要求

2.1 适应极端天气

电动汽车充电桩是户外型设施，整个设计过程中，为适应户外极端天气的影响，可采用不锈钢、镀锌板做成结构箱体，从而起到防尘、防雨、防极端恶劣天气的作用。同时，电动汽车充电桩的显示区、刷卡区应采用PC材料，该材料具有很强的抗腐蚀性，同时具有阻燃、自熄等优点，其韧性和强度较好，能够经受住重压的作用。

2.2 较强的抗电磁干扰能力

电动汽车电池在充电时，其充放电的工作效率会受周围环境条件的影响，特别是受电磁干扰影响较大。在常温情况下，电池的充放电接收能力较强，随着环境温度的降低，其接受充电的能力也会随之下降。因此，在设计电动汽车充电桩的时候，要具有较强的抗电磁干扰能力，防止因电磁干扰过强影响其充电效率。

3.电动汽车充电桩设计

下面以交流充电桩为例来谈谈充电桩设计

3.1系统工作原理及电气连接

依据GB/T 18487.1-2015《电动汽车传导充电系统通用要求》中相关规定的要求，采用控制导引电路的方式来作为充电连接装置的连接状态及额定电流参数的判断装置。其典型的控制导引电路如图１所示。