新能源汽車充電樁系統(tǒng)設(shè)計(jì)

新能源汽車充電樁系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：新能源汽車的優(yōu)越性日益顯著，與之相配套的電動(dòng)汽車充電樁迅猛發(fā)展。電動(dòng)汽車交流充電樁利用標(biāo)準(zhǔn)的充電接口為車載式充電機(jī)提供電源，具有電能計(jì)量、計(jì)費(fèi)、通信、控制等功能。直流充電樁則采用CAN通訊接口，直接接入蓄電池進(jìn)行充電。目前充電樁系統(tǒng)采用的三種主流技術(shù)方案各有優(yōu)劣，用戶可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求和成本，選擇相對應(yīng)的設(shè)計(jì)方案。關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；充電樁；充電管理；系統(tǒng)設(shè)計(jì)引言珍惜地球上有限的石油資源，保護(hù)人類賴以生存的自然環(huán)境，減少溫室氣體排放量，遏制全球變暖趨勢已經(jīng)成為全世界各國面臨的共同話題.汽車作為現(xiàn)代社會(huì)化大工業(yè)的產(chǎn)物，為推動(dòng)人類文明向前躍進(jìn)做出了巨大的貢獻(xiàn)，給人類的生活帶來了舒適和便捷.根據(jù)聯(lián)合國的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，目前汽車的耗油量已占全部石油消耗的75%，同時(shí)也帶來了巨大的環(huán)境污染。要緩解這兩個(gè)日趨嚴(yán)重的問題，汽車工業(yè)必然向著環(huán)保、清潔和節(jié)能的方向發(fā)展，包括發(fā)展清潔替代燃料汽車和電動(dòng)汽車.新能源汽車的發(fā)展快速拉動(dòng)了另一個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展一一配套的充電站建設(shè).為了滿足人們的需要和更方便大眾，因此靈活的充電樁成為發(fā)展的方向.1、 電動(dòng)汽車及其電池通常來講，當(dāng)前的電動(dòng)汽車外觀上與普通汽車是一致的，區(qū)別主要在于動(dòng)力源及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。也就是說，電動(dòng)汽車中的發(fā)動(dòng)機(jī)變?yōu)殡妱?dòng)機(jī)，沒有了油箱，將蓄電池安裝在里面。因此電動(dòng)汽車就是靠電力來驅(qū)動(dòng)的，這種汽車有很多的優(yōu)點(diǎn)，所用的蓄電池是采用全球最流行的鋰電池。目前將電充入到電動(dòng)汽車中的做法有很多，使用最多的有常規(guī)充電、更換電池以及快速充電。常規(guī)充電具有簡便易行，適應(yīng)范圍廣的特點(diǎn)，但是充滿電消耗的時(shí)間較長。換電池的做法具有減少電費(fèi)的優(yōu)勢，但是需要盡量安置相當(dāng)多的充電地點(diǎn)。使用快速充電的方法，可以保證順利且時(shí)間短地將電充入電池，但是充電的時(shí)候電流過大，容易損壞電池。目前，各公司主要研究移動(dòng)式充電、無線式充電，還處于研究階段。2、 電動(dòng)汽車充電樁可行性分析2.1電動(dòng)汽車充電樁背景及發(fā)展現(xiàn)狀隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，世界各國對能源汽車的推廣支持，能源汽車在未來汽車市場將占據(jù)重要地位，如果說過去充電站等配套設(shè)施的不完備在一定程度上限制了電動(dòng)汽車發(fā)展的話，那么這一問題正在逐步得到解決.國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)分別投入巨資建設(shè)電動(dòng)車充電站和充電樁等與新能源汽車相關(guān)的配套充電設(shè)施，隨著兩大電網(wǎng)制定了在全國大規(guī)模建設(shè)電動(dòng)汽車充電站和充電樁的計(jì)劃，電動(dòng)車充電站建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入快車道。2.2充電樁發(fā)展情況伴隨著電動(dòng)汽車從零開始向新的數(shù)量級增長，一個(gè)巨大的市場蛋糕也在醞釀發(fā)酵一一電動(dòng)汽車充電站和電動(dòng)汽車充電樁。這些未來的"加油站”，正成為市場各方尤其是能源、電氣公司追逐的焦點(diǎn)，紛紛提前布局，或是搶占有利地形.因?yàn)樵谛履茉雌嚠a(chǎn)業(yè)鏈中，電動(dòng)汽車充電設(shè)施是公認(rèn)的最賺錢的環(huán)節(jié)之一。2.2.1國外發(fā)展現(xiàn)狀及相關(guān)政策要推動(dòng)電動(dòng)汽車在全球的普及，除了技術(shù)突破和標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一外，相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也必須同步開展，像建路邊加油站一樣，各國都必須盡快建立起高效的"汽車充電站〃網(wǎng)絡(luò).電動(dòng)汽車充電站（樁）的建設(shè)正在全世界各國迅速鋪開。日本、法國、美國、德國等國家已經(jīng)全面開展了電動(dòng)汽車充電樁建設(shè)的計(jì)劃，并得到了實(shí)現(xiàn)。把電動(dòng)汽車充電樁安裝在工作場所、超市和住宅區(qū)等大幅增加充電站的數(shù)量，從而使充電如同加油一樣便捷。2.2.2國外發(fā)展現(xiàn)狀及相關(guān)政策中國被認(rèn)為將是發(fā)展電動(dòng)車步伐最快的國家之一。根據(jù)中國工信部編制的《節(jié)能與新能源汽車發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》，到2020年，中國的新能源汽車產(chǎn)業(yè)化和市場規(guī)模將為全球第一，其中插電式混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車、氫燃料電池汽車的保有量將達(dá)500萬輛。多年來，國家政策引導(dǎo)下，我國在電動(dòng)汽車、充電電池、直流電機(jī)等領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展，國內(nèi)多家汽車公司，如比亞迪，萬向集團(tuán)，上汽，奇瑞等均研發(fā)出電動(dòng)汽車，并在奧運(yùn)場館、多個(gè)城市的公交線路已經(jīng)投入運(yùn)行。電動(dòng)汽車研發(fā)技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，多家汽車公司已經(jīng)具備批量生產(chǎn)能力，多款電動(dòng)汽車已經(jīng)上市。因此與電動(dòng)汽車配套的電動(dòng)汽車充電站（樁）設(shè)施建設(shè)已經(jīng)成為必不可少的汽車產(chǎn)業(yè)建設(shè)之一。與此同時(shí)電動(dòng)汽車充電樁的外觀設(shè)計(jì)也成為電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的重要內(nèi)容。3、充電樁3.1充電樁簡介充電樁一般采用專用充電接口，給電動(dòng)汽車的車載充電機(jī)充電，固定在某個(gè)位置，在電動(dòng)汽車充換電系統(tǒng)中充電樁是最重要的設(shè)施。充電樁可以通過投幣、IC卡、手機(jī)支付等方式進(jìn)行計(jì)費(fèi)。充電樁分直流充電樁和交流充電樁兩種。直流充電樁是一種小功率直流供電裝置，可以直接給蓄電池充電并實(shí)時(shí)監(jiān)控蓄電池的充電狀態(tài)，對充電的電量計(jì)費(fèi)。交流充電樁與交流電網(wǎng)連接，輸出是220V的交流電。交流充電樁使用車載充電機(jī)對電動(dòng)汽車蓄電池進(jìn)行充電。3.2交流充電樁功能概述交流充電樁采用交流三相四線380V輸入，220V交流輸出，具有可定時(shí)、充滿自斷電的充電模式；交流充電樁采用觸摸屏進(jìn)行人機(jī)交互。在界面上可以設(shè)置充電的模式、電量、充電及剩余實(shí)間、計(jì)費(fèi)信息等。交流充電樁具有IC身份識(shí)別功能，能夠自識(shí)別充電連接的情況，確定是否充電。交流充電樁采用國家電網(wǎng)的標(biāo)識(shí)，安裝有漏電保護(hù)器，具有安全防護(hù)保護(hù)功能。交流充電樁的核心是CPU控制器，采用主流的ARM9處理器，主回路由輸入保護(hù)空氣開關(guān)、交流控制接觸器、交流智能電能表、充電接口連接器組成。輸出端與充電機(jī)相連接；車載充電機(jī)將輸出的交流電220V整流、功率轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的直流電輸出給蓄電池。CPU控制器控制顯示模塊，一般采取觸屏式LCD顯示，讀卡器讀IC卡信息，打印機(jī)主要用于打印票據(jù)。二次回路中設(shè)有急停按鈕、充電樁智能控制器、計(jì)量表等。CPU控制器控制的引導(dǎo)線接電池管理系統(tǒng)，主要目的是實(shí)時(shí)監(jiān)控充電的狀態(tài)。3.3直流充電樁功能概述直流充電樁的相關(guān)的性能跟與交流情況基本一致。然而只是電流不一樣，一個(gè)是直流，一個(gè)是交流。首先，交流電源要在整流濾波的作用下，將交流電整流成直流電，然后輸入到IGBT橋。此時(shí)的控制部分必須要在驅(qū)動(dòng)電路的基礎(chǔ)上讓IGBT啟動(dòng)，將直流變?yōu)樗枰拿}寬調(diào)制的交流。最后需要進(jìn)行相關(guān)的隔離，再經(jīng)過整流濾波進(jìn)一步獲得直流充電方式。但是此時(shí)需要在相關(guān)控制電路的反饋下完成檢查功能，主要是針對實(shí)時(shí)的電壓以及電流。同時(shí)獲得相關(guān)的端電壓，就能夠保證相關(guān)的控制裝置能夠處理。通常情況下，如果出現(xiàn)了很高的電壓，那么就會(huì)啟動(dòng)放電電路，這樣就能夠保證電池不受損壞。相關(guān)的充電樁要包括輔助電路，這樣就能夠保證其他電路元件能夠正常工作。同時(shí)還需要相關(guān)的保護(hù)電路，這樣能夠保證系統(tǒng)在工作的時(shí)候穩(wěn)定。在控制裝置上必須要有相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，例如電量值、時(shí)間、用戶信息等等。直流充電樁加入了電流調(diào)控模塊，可以按用戶選擇需要進(jìn)行快速充電及慢速充電，一般電流可達(dá)到DC150-400A，10分鐘內(nèi)可將電池電量沖至80%，與交流充電樁相比大大縮短了充電時(shí)間。4、結(jié)語新能源汽車的革命，引發(fā)的加油站"升級版〃一一充電站的跑馬圈地正在熱鬧進(jìn)行中，電動(dòng)汽車充電樁建設(shè)已成為充電設(shè)備在市場上的主流；電動(dòng)汽車充電樁比電動(dòng)汽車充電站更具明顯優(yōu)勢，在停車場和生活小區(qū)安裝電動(dòng)汽車充電樁更能方便消費(fèi)者。節(jié)能減排，綠色出行，電動(dòng)汽車充電樁設(shè)計(jì)體現(xiàn)了人一產(chǎn)品一環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展機(jī)制，是時(shí)代的發(fā)展的必然要求，提升了人們的生活水平?？偟膩碚f，電動(dòng)汽車充電樁不僅給人類帶來方便，而且符合綠色設(shè)計(jì)和順應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的歷史潮流。參考文獻(xiàn)：我國發(fā)展電動(dòng)汽車