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摘要：汽车作为现代社会化大工业的产物，已经成为石油消耗的主体。大量排放的汽车尾气造成严重的空气污染，影响人民的身心健康和社会的可持续发展。以电动汽车为代表的新能源汽车具有零（低）污染物排放、低噪声、能源效率高、维修及运行成本低等特点，代表了世界汽车发展的未来方向。尽管各大汽车制造商投入大量资金进行电动汽车的研究与开发，但是他们都面临着一个共同的难题：电动汽车的续航里程不够长。无论是插电式混合动力车(PHEV)还是纯电动汽车(EV)，都严重依赖充电网络。充电配套设施的完善是电动车能否大规模推广的关键。电动汽车与充电设施相互依存、相互促进,共同构成一个新兴产业链。地面大功率快速充电设备作为非车载充电装置，是整个充电站系统中为电动汽车实施安全快速可靠充电的关键核心设备.电动汽车大功率智能化快速充电系统，正是响应这一迫切需求，立足于锂动力电池特性、电力电子技术、计算机控制技术，研究锂动力电池组的充电技术，具有智能化、模块化、高效节能的快速充电桩.
关键词：电动汽车；充电堆；快充；柔性分配；智能；
目前，作为电动汽车核心部件的动力电池在应用中存在安全、成本与使用寿命等诸多突出问题。因此，研制高效节能、环保、节材、高可靠性电动汽车充电站用的大功率智能快速充电系统，并以此为平台对电池的充电过程进行智能监控，实现能量的合理配置，并达到节能增效的目的就具有十分重要的意义和迫切性。
1.现阶段电动汽车充电技术存在的主要问题
现阶段，电动汽车充电技术存在的问题主要体现在以下三方面。
第一，车桩通信协议、充电接口不统一。在国内，电动汽车行业、电动汽车充电产品处于成长阶段，统一通信协议、接口，促进车桩互联互通。车桩通信协议在执行的过程中各厂家的理解各有不同，导致的问题就是不同车辆和充电设施之间不兼容。充电设施标准不统一，不仅会造成重复建设，更会影响用户体验。
第二，充电功率不高。随着近些年电池技术的发展，电池容量在不断提升，续航里程不再是电动车的软肋，但是越来越大的电池容量对于充电速度也提出了更高的要求，目前充电功率不够高，充电时间过长，有紧急运行需求时难以满足。
第三，大功率充电设备的成本居高不下。充电桩的建设成本主要分为三大块：设备、土地、电力增容，每一样都需要大量的资金投入。加上充电系统的运营成本居高不下。即便能够拿到补贴，投入依旧不菲。
2.关于电动汽车充电桩的对策和建议
针对现阶段我国的电动汽车充电桩问题，可以从充电功率，充电效率，功率分配，标准统一等方面进行改进。经过全面具体的提升后，对于电动汽车充电设备一定可以有所进步。
2.1采用大功率AC/DC软开关变换技术
高效率是对电动汽车充电系统最重要的技术指标之一，它对整个电动汽车的能量效率有巨大影响。由于快速充电桩的功率通常在100KW以上，如果采用传统的硬开关变换电路来实现功率变换，充电桩的效率最高只能达到90%，充电桩的损耗比较大，不利于节能环保，使电动车运行成本增加。如果采用软开关变换电路，可以使充电桩满载效率达到93%以上，随着软开关技术的发展，移相全桥，LLC谐振电路等软开关电路已经得到广泛应用，为了提高整机的效率，减小噪声，可以将软开关技术应用于充电桩中。
2.2充电桩模块化技术的应用研究
快速充电系统主要由大功率充电桩与电池管理系统（BMS）中充电相关功能模块构成，充电系统涉及到功率变换、自动控制、电池应用与现场通信等多项技术，可靠性要求高，部件通用性非常重要，采用模块化技术是最优解决方案。目前国内大功率快速充电桩产品多数采用效率低、体积与重量大、功率因数低、经济指标落后的工频相控类充电装置。不但可靠性低，而且对电网产生严重的谐波污染。将充电系统各项功能实现模块化，提高充电系统的可靠性，方便系统扩容与维护。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆模块化是降低成本、提高产品稳定性的有效方式，组成积木式、智能化的大功率供电电源，使强电与弱电紧密结合，降低大功率元器件、大功率装置（集中式）的研制压力，提高生产效率。其优点是：可实现组件模块化；容易实现N+1功率冗余,提高系统可靠性；易于扩增负载容量等。
2.3功率分配单元(PDU)的柔性分配技术
功率分配单元(PDU)可以根据不同的车辆需求，自动分配所需的充电功率。产品基于功率单元矩阵式柔性控制，以全数字化智能充电模块为核心建成的集中式充电站设施。根据充电车辆BMS所发出的充电需求，动态分配充电功率，从而提高充电设备的使用率。同样一台设备，既能满足60KW的电池充电，又能满足120KW的电池充电，从而保证每辆车都能以最大功率充电，实现电动汽车柔性充电，能够定制最优的充电曲线，最大程度维护电池寿命进而大幅提升充电功率及设备的利用率，最终实现城市充电基础设施的可规划建设。
矩阵式柔性充电堆技术使公共充电模式成为一种可能，大幅提高了城市安全，经济效益巨大。充电设施投资和配电容量需求只有交流桩的五分之一，并且节省了大量的政府补贴和土地资源，降低了公共充电站的投资风险，获得了电动汽车厂商、充电站运营商、地产运营商在内的整个新能源汽车行业的高度关注，有利于新能源汽车的普及。
2.4先进的智能网络监控技术的应用
本项目针对电池在电动车应用中存在的安全性、使用寿命、均衡控制、电池利用率与充电系统的效率偏低等问题，研究开发高性能的充电系统。该系统基于CAN总线的模块化系统构架。通过不同模块组合可以组成不同规格和功能的高性能电动汽车充电系统。
2.5智能充电运营服务平台
电动汽车智能充电运营服务平台（以下简称云平台）是为电动汽车充电服务使用者和电动汽车充电运营商专门打造的充电运营管理云服务平台，云平台面向用户的服务主要由两部分组成：面向车辆使用者的充电APP应用客户端软件（以下简称充电APP）和面向充电运营商的充电运营系统。
充电运营系统主要为充电运营商提供充电运营和充电运维的全过程信息支持，通过云计算和移动通信的融合提升充电运营效率，降低充电运营的难度。充电运营系统由WEB管理系统和运营APP应用客户端软件组成,主要功能有充电设备档案管理、客户管理、状态监控、充电监控、计量计费管理、支付结算管理、信息管理、统计分析、系统管理、告警管理、运维管理等。
2.6采用国家统一充电标准
尽快完成充电接口和通信协议等关键国家标准的修订稿发布；新版国标发布以后，要对存量的充电设施进行改造升级，尽快实现充电标准全国统一。
2.7智能化
充电桩智能化包括充电模块智能化和充电管理智能化。可以实现均充/浮充、恒流/恒压自动切换、短路保护、过载保护、故障自诊断等功能。确保蓄电池电量充足，延长蓄电池的使用寿命。可设定、控制并显示电压、电流、时间、充电量等参数，自动保存历史数据,便于维护和数据查询。与BMS（电池管理系统）实时通讯，实现对不同电池、不同类型的车型的自动充电功能。实现与远程控制中心的数据交换实现与远程控制中心的数据交换，上传数据、下达命令。
3.结束语
随着一、二城市“绿牌车”越来越多，新能源纯电动汽车很有可能在未来一年逐渐成为城市通勤的重要角色。从基础设施建设的角度来看，各种停车场充电桩的增加，对于充电桩这种配套基础设施，希望各参与方除了建、还要管，不仅管、还要管好。只有确保所有新能源充电桩都能科学地、高效地服务于新能源车主，才能从源头上消除他们充电难的问题。
参考文献：
[1]鲜万春，周元宗，罗中华.一种大功率电动汽车充电机的设计[J].低压电器，2014（03）:37.
[2] 张奇志.直流充电桩的基本工作原理及技术发展趋势[J].《电子产品世界》2017(10)
论文作者:彭志军
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/6
标签：电动汽车论文; 系统论文; 功率论文; 技术论文; 充电站论文; 电池论文; 新能源论文; 《防护工程》2019年9期论文;