摘要：近年来，随着我国电动汽车数量的增多，电动汽车的充电问题受到了人们的广泛关注，对于充电桩的需求也与日俱增。数量巨大的电动汽车充电桩，接入电网后会对电网产生极大的影响。因此在进行充电桩接入过程中，应注意规避常规电网的负荷高峰期，有效、合理的分散电动汽车的充电负荷，最大程度的降低对电网的冲击影响。本文在此从充电桩的设计要求出发，对设计实现过程中的几个具体的技术要点应用做了一定的研究。
关键词：电动汽车；充电桩；现状
前言：目前，我国电动汽车的保有量稳步提升，而电动汽车是以电力作为发动机的动力来源的，因此，电动汽车的充电问题日益凸显。而充电桩是电动汽车的能源来源，直流充电桩输出的是可调直流电，调整范围大，可以实现直接为电动汽车的动力电池快速充电的要求。
一、电动汽车充电桩应用现状
据中国电动汽车充电基础设施促进联盟统计，截至2017年底，全国充电桩数量达45万个，公共充电设施已基本完成新国标升级，公共充电桩21万个，同比增长了50%。公共电动汽车充电设施大力建设的同时，相关的配套服务也在飞快地发展，电动车车主通过手机可便利地寻找并预约充电桩，避免了他们担心开在路上突然没电的后顾之忧。政府和社会资本的注入，推动了充电桩在我国的迅猛发展。
二、电动汽车充电桩的设计要求
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，应利用不锈钢结构，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，其韧性和强度都较好，能够经受住重压的作用。
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。
三、电动汽车充电桩设计中的几个技术应用
1、预设接口
现存的电动汽车所用充电口，可分出衔接电网所用端口、衔接汽车本体的端口、内含性的电池制约所用端口等。为助推电动汽车的有机进展，应预设同一类别的标准，来制备这几类的接口。在充电的总流程内，可采纳充电桩，来预设直接属性的通信程式。这样一来，就获取到了随时性的充电消息。提升电能输送所用协议的同一性，能协助各类别的电池厂商，规划出总括的管理；也可回避掉不规范类别的电池对车身的损害。
要调和电动汽车内含性的功率，衔接好充电所用接口。这样的做法，便利了对BMS类别电池的常规约束。充电体系所带的标准内，预设了详尽性的接口安排，并规制了充电桩所带的环境。采纳合规的接口形状，衔接好交流类电源、保护属性的接地电线、延展功能所用的电线、控制所用的导引电线等。惯常选取的充电端口内，导引线传递出指引类的脉冲，以便调和交流类的充电功率。新颖的接口，可供应模型调整的精准依据。
2、智能充电桩硬件设计
电动汽车智能充电桩硬件系统主要由主控板、监控板、IC卡读写器、数字电表、移动通信模块、触摸屏、指示灯、按键等组成。
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当电动汽车需要充电时，用户将充电卡置于刷卡区，根据画面提示通过键盘进行相应操作，连接充电接口，选择充电模式，启动充电过程。在上述过程中，控制保护单元检测充电接口连接状态，如果连接状态不正常，则无法启动充电。同时，在充电过程中，显示区的充电指示灯点亮，监控单元实时监测充电电压、充电电流、充电接口连接状态、充电开关状态等，在异常或故障时断开充电开关，并报警。电动汽车充电桩应用环境大多在室外，工作环境比较恶劣，需要适应雨、雪、雾、风吹、日晒、高温、低温等恶劣天气的考验；同时，电动汽车作为一个充电设备，还必须能够承受各种电磁干扰的考验，在典型的工业电磁骚扰环境下能够正常提供充电服务，为此开发了集成控制系统。
3、智能充电桩软件系统的设计和实现
（1）主控模块
主控模块可根据用户的充电消费需求自动匹配最佳服务方案，在客户确认服务后会将相应的信息传递至各个硬件模块，进而开始充电。同时，该模块还能收集用户的各种消费信息，比如智能充电桩的实施运行数据、充电记录等。
（2）安全模块
安全模块是指系统的安全存储单元，由密钥管理单元、数据加密单元、解密单元构成。电动汽车用户在使用IC卡付费的过程中，用户的个人信息将会得到加密处理。此外，系统软件采用了密钥管理，可防止黑客入侵系统，提高了用户信息的安全性。值得注意的是，解密单元可在用户刷卡结账时自动识别用户身份，从而完成交易工作。
（3）电气设计
电动汽车充电桩桩体的结构，应当采用交叉覆盖的工艺，不但有利于工作时空气的流动，方便充电桩散热，同时还能提高充电桩体的防护能力。充电桩的主体可采用镀锌钢板，电动汽车的外表可以使用烤漆工艺，提高抗蚀能力和防锈能力。电动汽车所有的零部件都要达到工业级要求，充电桩的电气设计，可采用磁环、压敏电阻及瞬变抑制二极管等，确保充电桩在恶劣环境下的稳定工作。
4、基于云计算平台的电动汽车充电桩系统的实现
首先，基于云计算平台的电动汽车充电桩通过云服务器端来对客户所用的充电桩进行有效监控。在实际应用中，云服务器端能够降低充电桩的大量使用对于电网所造成的影响，提高了充电过程的安全性。其次，基于云计算平台的电动汽车充电桩能够将客户充电的数据信息直接传递到云服务器端，实现了对于客户充电数据信息的存储和监控，并且云服务器端能够通过对客户充电的地点、时间等多方面因素的分析来实现对于客户充电费用的计算。这样能够保证客户在充电桩的充电费用的准确性。最后，基于云计算平台的电动汽车充电桩可以把充电桩的充电设备的配置信息通过云客户端上传导云服务器端进行存储。当维修人员需要对充电桩进行维修时，可以直接从云服务器端实现对于配置信息的下载，不需要再对信息进行重新配置。
5、做好人身安全保护
充电桩体的外壳零件均为碳钢材质，各零件件采用螺钉连接方式等搭接方式，桩体后门与桩体用6平方接电线连接，使桩体具有良好的导电连续性，保证了桩体整体的屏蔽效能。桩体的后门、顶盖等金属材质外壳均通过6平方接地线连接在一起，采用保护接地。桩体中的非金属零件原材料均为阻燃材质，满足UL 94 V0级要求。桩体内电器件和外部接线端子应设计安装在离地面 600mm 以上的位置，电器件和铜排的间距应该满足安全电气间隙和爬电距离的要求。
四、结语
综上，电动汽车智能充电桩能满足我国电动汽车产业的发展所需。实际中应规避常规电网的负荷高峰期，有效、合理的分散电动汽车的充电负荷，根据设计要求和成本，选择相对应的设计方案，对各类设计需求进行梳理，结合外部应用环境和电气要求系统地进行分析，最终得出合理化的产品。
参考文献：
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【2】田剑.电动汽车智能充电桩的设计与实现[J].科技与创新，2016（01）.
【3】鲁莽，周小兵，张维.国内外电动汽车充电设施发展状况研究[J].华中电力，2010，23（ 5）：16-17.
论文作者:黄晓毅
论文发表刊物:《防护工程》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/24
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