蔡興桐

南京紫泉電力設計咨詢有限公司 江蘇 南京 210000

前言：面對當前社會越來越嚴重的能源危機，如今人們對能源保護、能源充分利用以及環(huán)境管理的重視度在不斷增強。很多國家與地區(qū)都有提出相應的支持政策，為的就是推動社會朝向綠色環(huán)保發(fā)展轉型。其中一個重要的關鍵點就在于電動汽車。電動汽車本身對自然資源的耗用少，故有著十分良好的發(fā)展前景。但必須強調的是，因為國內產業(yè)并不成熟，所以市場中存在著充電樁數(shù)量不足、接口不匹配等一系列問題。為了帶給人們更健康的生活環(huán)境，同時也是為了規(guī)范行業(yè)化發(fā)展，國家近些年有推行相應標準規(guī)范充電樁設計。只有將經濟效益與社會效益放在同樣重要的位置，理解功能需求，創(chuàng)新智能技術，才能夠保障充電樁的實用性與安全性。

1 國內外電動汽車充電樁發(fā)展現(xiàn)狀

近些年為推動社會朝向綠色、可持續(xù)方向轉型，國內外有大力發(fā)展電動汽車，與之對應的是充電樁技術獲得了快速發(fā)展。有數(shù)據(jù)顯示，目前美國充電樁已經擁有5.7萬個左右。國內方面國家電網計劃2020年在國內建成3.2萬充電樁。而民營運營商中的佼佼者特來電、星星充電等到2019年初也發(fā)展到了相當?shù)囊?guī)模。

2 電動汽車充電樁種類

2.1 直流充電樁

當前這種樁大多被用在混合公交車、電動汽車。該樁充電效率快，功率比較大，所以需要重視與注意的就是電網保護。大多數(shù)直流充電樁被建立在大型停車場。故要做好電池情況的實施監(jiān)督。該樁有自動報警與保護功能，能夠根據(jù)電池電壓情況、溫度情況自動調整電流、電壓。直流樁內部有不同數(shù)量的充電模塊并聯(lián)供電，能夠靈活的配置為不同大小功率充電效率快、充電效果好。典型的充電功率為120kW直流雙槍一體機、主流模塊廠商有英可瑞、華為等等。

2.2 交流充電樁

這種樁在小型汽車與家庭汽車中有著廣泛使用。殼體選用有著較強抗沖擊力、老化的材料，本身十分堅固。并且這種樁抗電磁干擾效果突出，能夠在額定負載條件(國標為7kW)下保持穩(wěn)定、連續(xù)運行。交流樁內部沒有AC/DC轉換，靠的是車載充電機進行電能轉換，所以充電耗時長，但這種樁功率低，所以大多配置在車輛長時間停放的情況下使用，比如住宅小區(qū)。

2.3 一體充電樁

有部分廠家生產同時提供交流和直流充電的充電設施，這種充電樁同時具備交流充電與直流充電的能力，白天的時候可以用直流充電快速充電，夜間的時候則選用交流充電慢速充電。通常來說這種充電樁都有配備蓄電池以及自動充滿功能，為的是控制充電帶給電池造成的負面影響。充電模式主要包括智能、定量、定時這三種模式。為保障充電樁能夠可靠、安全運行，需要為充電樁配備過流、短路、漏電保護功能。

3 充電樁設計思路

3.1 設計要求

設計充電樁的時候需要考慮到充電樁往往會在非常惡劣的環(huán)境中運作，強烈的磁場效應與噪音都是需要面對的考驗與問題。絕大多數(shù)充電樁被設置在戶外，而戶外環(huán)境就會受到雨雪侵蝕以及灰塵覆蓋。充電樁應當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。內部要做好散熱量處理，合理性布局整體結構，以便保障充電樁能夠穩(wěn)定運轉，具備足夠的抗電磁干擾能力。

3.2 設計要點

大多數(shù)充電樁在使用中都需要面對高負荷、長時間工作要求。設計充電樁的時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荷、負載影響。

充電樁硬件方面可以選用適應性更強的模塊結構以此應對雷電沖擊。要做好抗靜電干擾、抗電磁場干擾以及過壓防護工作。材料方面可以用鍍鋅鋼板，并在其表面均勻涂抹保護漆膜，為的是在遇到雨雪天氣時候能夠減少腐蝕性影響。

在設計充電樁的時候，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。此外內部控制板需要確保觸摸顯示屏、無線模塊、電能計量、總控單元的充分連接。硬件系統(tǒng)主要就是充電模塊、識別模塊、計費模塊、顯示與監(jiān)控模塊。其中最核心的是主控模塊，配有大量的控制對接串口與以太網接口，用于監(jiān)測使用。

監(jiān)控模塊能夠實時監(jiān)測充電樁的運作情況，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間切斷電源用于保護車載電池、電動汽車、充電樁足夠安全。主要就是開關量、模擬量的保護工作。采集到足夠監(jiān)控模塊數(shù)據(jù)以后，這些數(shù)據(jù)會被發(fā)送到監(jiān)測單元進行匹配為充電樁供給相應的電量。

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。在使用充電樁的時候根據(jù)顯示器的提示了解充電要求，選擇對應按鍵充電。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束。

不論是硬件還是軟件都要嚴格按照國家規(guī)定、國際標準合理使用資源，用靈活、方便的軟件為人們提供服務。充電樁總共包括應用軟件、支持軟件、系統(tǒng)軟件，配有安全、通信以及主控一類模塊。

4 充電樁管理

為了方便人們找到充電樁，使用充電樁，可以設置一體化服務中心，比如設計充電樁尋找、使用APP，如同共享單車一樣，在人們需要使用充電樁時，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營單位的控制系統(tǒng)，利用該軟件獲知每一個充電樁的運行情況、使用數(shù)據(jù)，將其組織成一個龐大的管理網絡。

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時資料。其中包括每一個電動車、充電樁、用戶賬號等數(shù)據(jù)。管理充電樁的時候最重要的一項工作就是統(tǒng)計分析市區(qū)內的各個充電設施。除此之外還要對每一個充電樁收支情況、服務情況進行管理，保障充電樁能夠為人們提供更高效的服務，確保充電樁能以規(guī)范化、智能化的形式為人們服務，便利管理。

結語：從本文的敘述可以看得出，電動汽車今后前景一片光明，有著十分良好的發(fā)展環(huán)境。在充電樁需求量不斷增加的今天，有必要設計出更便利人們使用的充電樁裝置，其對社會的發(fā)展、國家的建設、人們的幸福度提升都有重要幫助和意義。