摘要：新能源汽车的优越性日益显著，与之相配套的电动汽车充电桩迅猛发展。电动汽车交流充电桩利用标准的充电接口为车载式充电机提供电源，具有电能计量、计费、通信、控制等功能。直流充电桩则采用CAN通讯接口，直接接入蓄电池进行充电。目前充电桩系统采用的三种主流技术方案各有优劣，用户可以根据设计要求和成本，选择相对应的设计方案。
关键词：电动汽车；充电桩；充电管理；系统设计
引言
珍惜地球上有限的石油资源，保护人类赖以生存的自然环境，减少温室气体排放量，遏制全球变暖趋势已经成为全世界各国面临的共同话题．汽车作为现代社会化大工业的产物，为推动人类文明向前跃进做出了巨大的贡献，给人类的生活带来了舒适和便捷．根据联合国的统计数据显示，目前汽车的耗油量已占全部石油消耗的75％，同时也带来了巨大的环境污染。
要缓解这两个日趋严重的问题，汽车工业必然向着环保、清洁和节能的方向发展，包括发展清洁替代燃料汽车和电动汽车．新能源汽车的发展快速拉动了另一个产业的发展——配套的充电站建设．为了满足人们的需要和更方便大众，因此灵活的充电桩成为发展的方向．
1、电动汽车及其电池
通常来讲，当前的电动汽车外观上与普通汽车是一致的，区别主要在于动力源及其驱动系统。也就是说，电动汽车中的发动机变为电动机，没有了油箱，将蓄电池安装在里面。因此电动汽车就是靠电力来驱动的，这种汽车有很多的优点，所用的蓄电池是采用全球最流行的锂电池。目前将电充入到电动汽车中的做法有很多，使用最多的有常规充电、更换电池以及快速充电。常规充电具有简便易行，适应范围广的特点，但是充满电消耗的时间较长。换电池的做法具有减少电费的优势，但是需要尽量安置相当多的充电地点。使用快速充电的方法，可以保证顺利且时间短地将电充入电池，但是充电的时候电流过大，容易损坏电池。目前，各公司主要研究移动式充电、无线式充电，还处于研究阶段。
2、电动汽车充电桩可行性分析
2.1 电动汽车充电桩背景及发展现状
随着人们环保意识的增强，世界各国对能源汽车的推广支持，能源汽车在未来汽车市场将占据重要地位，如果说过去充电站等配套设施的不完备在一定程度上限制了电动汽车发展的话，那么这一问题正在逐步得到解决．国家电网和南方电网分别投入巨资建设电动车充电站和充电桩等与新能源汽车相关的配套充电设施，随着两大电网制定了在全国大规模建设电动汽车充电站和充电桩的计划，电动车充电站建设已经进入快车道。
2.2 充电桩发展情况
伴随着电动汽车从零开始向新的数量级增长，一个巨大的市场蛋糕也在酝酿发酵——电动汽车充电站和电动汽车充电桩。这些未来的“加油站”，正成为市场各方尤其是能源、电气公司追逐的焦点，纷纷提前布局，或是抢占有利地形．因为在新能源汽车产业链中，电动汽车充电设施是公认的最赚钱的环节之一。
2.2.1 国外发展现状及相关政策
要推动电动汽车在全球的普及，除了技术突破和标准统一外，相关基础设施建设也必须同步开展，像建路边加油站一样，各国都必须尽快建立起高效的“汽车充电站”网络．电动汽车充电站(桩) 的建设正在全世界各国迅速铺开。
日本、法国、美国、德国等国家已经全面开展了电动汽车充电桩建设的计划，并得到了实现。把电动汽车充电桩安装在工作场所、超市和住宅区等大幅增加充电站的数量，从而使充电如同加油一样便捷。
2.2.2 国外发展现状及相关政策
中国被认为将是发展电动车步伐最快的国家之一。根据中国工信部编制的《节能与新能源汽车发展规划(2011—2020年)》，到2020年，中国的新能源汽车产业化和市场规模将为全球第一，其中插电式混合动力汽车、纯电动汽车、氢燃料电池汽车的保有量将达500万辆。多年来，国家政策引导下，我国在电动汽车、充电电池、直流电机等领域取得了突破性进展，国内多家汽车公司，如比亚迪，万向集团，上汽，奇瑞等均研发出电动汽车，并在奥运场馆、多个城市的公交线路已经投入运行。电动汽车研发技术已经趋于成熟，多家汽车公司已经具备批量生产能力，多款电动汽车已经上市。因此与电动汽车配套的电动汽车充电站(桩)设施建设已经成为必不可少的汽车产业建设之一。与此同时电动汽车充电桩的外观设计也成为电动汽车产业的重要内容。
3、充电桩
3.1 充电桩简介
充电桩一般采用专用充电接口，给电动汽车的车载充电机充电，固定在某个位置，在电动汽车充换电系统中充电桩是最重要的设施。充电桩可以通过投币、IC卡、手机支付等方式进行计费。充电桩分直流充电桩和交流充电桩两种。直流充电桩是一种小功率直流供电装置，可以直接给蓄电池充电并实时监控蓄电池的充电状态，对充电的电量计费。交流充电桩与交流电网连接，输出是220V的交流电。交流充电桩使用车载充电机对电动汽车蓄电池进行充电。
3.2 交流充电桩功能概述
交流充电桩采用交流三相四线380V输入，220V交流输出，具有可定时、充满自断电的充电模式；交流充电桩采用触摸屏进行人机交互。在界面上可以设置充电的模式、电量、充电及剩余实间、计费信息等。交流充电桩具有IC身份识别功能，能够自识别充电连接的情况，确定是否充电。交流充电桩采用国家电网的标识，安装有漏电保护器，具有安全防护保护功能。
交流充电桩的核心是CPU控制器，采用主流的ARM9处理器，主回路由输入保护空气开关、交流控制接触器、交流智能电能表、充电接口连接器组成。输出端与充电机相连接；车载充电机将输出的交流电220V整流、功率转换，转换后的直流电输出给蓄电池。CPU控制器控制显示模块，一般采取触屏式LCD显示，读卡器读IC卡信息，打印机主要用于打印票据。二次回路中设有急停按钮、充电桩智能控制器、计量表等。CPU控制器控制的引导线接电池管理系统，主要目的是实时监控充电的状态。
3.3 直流充电桩功能概述
直流充电桩的相关的性能跟与交流情况基本一致。然而只是电流不一样，一个是直流，一个是交流。
首先，交流电源要在整流滤波的作用下，将交流电整流成直流电，然后输入到IGBT桥。此时的控制部分必须要在驱动电路的基础上让IGBT启动，将直流变为所需要的脉宽调制的交流。最后需要进行相关的隔离，再经过整流滤波进一步获得直流充电方式。但是此时需要在相关控制电路的反馈下完成检查功能，主要是针对实时的电压以及电流。同时获得相关的端电压，就能够保证相关的控制装置能够处理。通常情况下，如果出现了很高的电压，那么就会启动放电电路，这样就能够保证电池不受损坏。相关的充电桩要包括辅助电路，这样就能够保证其他电路元件能够正常工作。同时还需要相关的保护电路，这样能够保证系统在工作的时候稳定。在控制装置上必须要有相关的数据信息，例如电量值、时间、用户信息等等。直流充电桩加入了电流调控模块，可以按用户选择需要进行快速充电及慢速充电，一般电流可达到DC150-400A，10分钟内可将电池电量冲至80%，与交流充电桩相比大大缩短了充电时间。
4、结语
新能源汽车的革命，引发的加油站“升级版”——充电站的跑马圈地正在热闹进行中，电动汽车充电桩建设已成为充电设备在市场上的主流；电动汽车充电桩比电动汽车充电站更具明显优势，在停车场和生活小区安装电动汽车充电桩更能方便消费者。
节能减排，绿色出行，电动汽车充电桩设计体现了人一产品一环境协调发展机制，是时代的发展的必然要求，提升了人们的生活水平。总的来说，电动汽车充电桩不仅给人类带来方便，而且符合绿色设计和顺应可持续发展的历史潮流。
参考文献：
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[3]电动车充电站:大企业承担大责任[J]. 张玉祥,单莹. 农电管理. 2010(07)
[4]迎接汽车充电新时代[J]. 黄晓艳,李云峰. 高科技与产业化. 2010(06)
论文作者:倪泳生
论文发表刊物:《基层建设》2018年第22期
论文发表时间:2018/9/12
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