《电动汽车充电桩建设》
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[摘 要]近年来,随着全球能源紧张的日益加剧,节能已成为全社会关注的焦点.电动汽车作为一种新能源汽车,一直被认为是汽车发展的趋势.电动汽车作为电动汽车的“加油站”,随着电动汽车的发展,电动汽车充电桩自然也随之兴起.
[关键词]电动汽车；充电桩；电池；建设
中图分类号：U491.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）05-0271-01
前言：电动汽车凭借其零污染、零噪音、驾驶简单的优势一度成为人们关注的焦点,但是电动汽车续航能力弱以及充电不方便等缺点也成为限制大范围使用的障碍.目前,电动汽车采用蓄能电池作为动力来源,当电压较低时,就必须进行电能补给,否则性能会受到很大影响.目前,国内有很多充电模式,例如：电池组快速更换、快速充电以及常规充电等,但是动力电池体积大、重量大、更换不方便.电动汽车智能充电桩不仅能够解决电动汽车随时随地充电的问题,还能够对动力电池进行维护,具有人性化的人机交互界面和完善的通讯能力,确保了用户操作简便,实现了智能化.
1电动汽车的发展
气候变化、能源和环境问题是人类社会共同面对的长期问题.随着美国表示回归COP15（《联合国气候变化框架公约》缔约方第15次会议）和以中国、印度为代表的新兴国家被纳入到其中,以及主要国家积极实施能源和环境保护战略,全球进入了真正解决人类社会共同问题的时代.交通运输领域的温室气体排放、能源消耗和尾气排放三大问题是否有效解决直接影响人类共同问题能夠有效解决,为此,全世界主要国家政府、组织、汽车生产商、能源供应商共同行动起来,推动全世界汽车工业动力系统电动化战略转型,促进可持续发展电动汽车产业的形成.作为世界能源消耗大国,电动汽车在中国一直被看做是汽车发展的趋势.国家和地方政府大力推广电动汽车,研究制定电动汽车示范推广鼓励政策,鼓励免除车牌拍卖、摇号、先行等限制措施,鼓励出台停车费、电价、道路通行费等扶持政策,并且将新能源汽车纳入政府采购目录.中国积极实施电动汽车科技战略,促进汽车工业产业结构升级和动力系统电动化转型,培育和发展电动汽车社会,并取得了一定效果,但仍然面临着政策环境亟需完善、工业基础薄弱、国际竞争力弱、开放协同创新环境差、知识产权保护和标准化意识低、个别关键技术有待加强、车辆成本高、商业模式探索不充分等问题.
2电动汽车的充电方法
2.1交流充电.由电网提供220V或者380V交流电源,经过车载充电装置的滤波、整流和保护等功能,实现对电动汽车蓄电池的充电过程.这种充电方法充电时间较长,充电功率较小,适合小型纯电动车以及混合动力运行的汽车.
2.2直流充电.这种充电方式是由地面提供直流电源,直接为车上的蓄电池进行充电,省去了车载充电装置,有利于车身自重的减轻.地面充电机一般功率较大,能实现快速充电.适合电动公交车等大型电动汽车.
2.3更换电池组.这种充电方法为每一辆电动汽车准备了两组蓄电池,一组为电动汽车提供电源的同时,另一组处于地面充电状态,当车载电池组电量不足的时候,可以及时地拆下并更换已经充足电量的电池组.这种方式能够实现最短时间的充电过程.但是需要建设大量的电池更换站,需要大量人员进行维护.投资成本大,智能化程度低,不予采用.
2.4非接触式充电.这种充电方式需要在路面上嵌入电气元件,并且能够和车辆进行随时接触,这样在车辆行驶的过程中才能够实现随时充电,不用受到充电地点的限制.这种充电方式目前还没有引起人们足够的注意和兴趣,不予采用.
3充电桩智能监控系统的设计
3.1硬件框架组成
充电池监控系统的结构图如图1所示.图1中,AC交流电源输入为直接接人的380V电网电源,经过处理单元的滤波、整流、稳压等一系列操作变成可供电动汽车充电的可用直流电源.IC卡识别模块用来用户激活充电桩的方式,通过读卡器识别IC卡上的用户信息,可用来显示余额,以及.状态显示用来显示当前的充电模式、充电电流/电压以及电池的充电状态等信息.
硬件系统主要包括主控板、IC读卡器、检测芯片、以及显示电表和显示屏、键盘、通信模块等设备.主控板是硬件系统的核心组成部分,完成充电过程的启动、运行、实时监控以及关闭,并可通过多种通讯方式将数据实时传输至后台,主控板的主要功能特点包括：具备7个串口,下位机检测以及数据采集通过通用串行总线和上位机CPU模块进行通信,同时上位机需具备显示功能.具备一个以太网口,动态的SDRAM控制器,NAND控制器,以及多路口,具备工业级的温度范围等.为了实时监测充电桩的运行状态,保证充电过程的安全可靠,本研究设计了监控保护单元,该单元对充电桩的进线输人电压、充电输出电压/电流、充电接口连接状态、车载电池管理系统状态、车载电池状态等进行实时监测,一旦出现异常,能够及时切断电源输出,保护电动汽车电池及充电桩本身的安全.
在电动车充电桩建设的过程中,充电桩外体材料应选择镀锌钢板,并具备一定的防潮防水性能,保证了在阴湿天气情况下能正常运行.在元件选型时,应该选择具有工业级标准的电力电子器件,保证充电桩在恶劣环境下能正常运行.另外,为防止电磁干扰,应选用带屏蔽功能的通信线,以及在外体上链接一根接地线,起到共模抑制的作用.
4推动充电桩市场壮大的推手
充电桩市场正不断壮大是无可厚非的事情.从经济学的角度来说,左右市场的无非就是供给与需求再加上政府的调控,是什么导致了对于充电桩的供给不断增大以及推手到底是谁,基本就可以归结于两点,一是对于充电桩需求的不断增大,二是政府对于建设运营充电桩的调控.
在充电桩需求方面,充电桩的数量不足是阻碍新能源汽车发展的重大因素.据悉,我国新能源汽车的保有量已突破100万辆,充电桩的建设严重拖后腿.众所周知,可持续发展是中国的基本国策,然而在温室效应、环境污染日益严重的今天,我国机动车保有量非常大,汽车尾气的排放量大,数量仍在逐年增长,因此,汽车尾气的控制是一项任重道远的任务,国家以及地方政府也是提倡绿色出行,极力遏制这类污染.想从根源上解决那就是减少汽车尾气的排放甚至做到零排放,这也就是为什么大力发展新能源汽车以及相关领域的原因了.同时,这也就是导致充电桩需求增长的原因.
在国家调控方面,正是由于可持续发展是中国的基本国策,国家需要引导推动产业经济结构性升级,从而使国民经济健康向可持续的方向发展,造福子孙后代.
5对建设充电桩监控系统的必要性分析
随着社会科技力量的不断强大,电动车以其零排放和噪音小的绝对优势会逐渐地被人们所认可.建设庞大的充电系统也是不可或缺的一部分,就如同现在的汽车加油站一样,遍地可见.同时,现在的电动车辆电池大部分采用能效比较高、体积较小的锂离子蓄电池作为能源电池.锂离子电池对充放电的要求较高,如果没有相应的监控方式,就会对电池造成不可修复的损害,严重时还会危及到人们的人身安全.
结束语：
电动汽车作为一种新型能源汽车,在技术上已经成熟,在应用中得到了广泛的认可.符合节能减排政策和绿色出行的要求.电动汽车充电桩将大规模建成,市场拓展不断壮大.然而,电动汽车充电桩的建设需要企业和民间投资才能真正发展起来.虽然电动汽车充电桩行业前景看好,但充电桩施工并不顺利.实现大面积电动汽车充电桩需要很长时间,我们仍然需要继续尝试.
参考文献
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电动汽车引用文献:
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