汽車充電樁詳解

什么是充電樁

充電樁其功能類似于加油站里面的加油機，可以固定在地面或墻壁，安裝于公共建筑（公共樓宇、商場、公共停車場等）和居民小區停車場或充電站內，可以根據不同的電壓等級為各種型號的電動汽車充電。充電樁的輸入端與交流電網直接連接，輸出端都裝有充電插頭用于為電動汽車充電。充電樁一般提供常規充電和快速充電兩種充電方式，人們可以使用特定的充電卡在充電樁提供的人機交互操作界面上刷卡使用，進行相應的充電方式、充電時間、費用數據打印等操作，充電樁顯示屏能顯示充電量、費用、充電時間等數據。

自19世紀第1輛電動汽車面世至今，均采用可充蓄電池作為其動力源。對于一輛電動汽車來講，蓄電池充電設備是不可缺少的子系統之一。它的功能是將電網的電能轉化為電動汽車車載蓄電池的電能。電動汽車充電裝置的分類有不同的方法，總體上可分為車載充電裝置和非車載充電裝置。

車載充電裝置指安裝在電動汽車上的采用地面交流電網和車載電源對電池組進行充電的裝置，包括車載充電機、車載充電發電機組和運行能量回收充電裝置，將一根帶插頭的交流動力電纜線直接插到電動汽車的充電插座中給蓄電池充電。車載充電裝置通常使用結構簡單、控制方便的接觸式充電器，也可以是感應充電器。它完全按照車載蓄電池的種類進行設計，針對性較強。非車載充電裝置，即地面充電裝置，主要包括專用充電機、專用充電站、通用充電機、公共場所用充電站等。它可以滿足各種電池的各種充電方式。通常非車載充電器的功率、體積和重量均比較大，以便能夠適應各種充電方式。

另外，根據對電動汽車蓄電池充電時能量轉換的方式不同，充電裝置可以分為接觸式和感應式。隨著電力電子技術和變流控制技術的飛速發展，高精度可控變流技術的成熟和普及，分階段恒流充電模式已經基本被充電電流和充電電壓連續變化的恒壓限流充電模式取代。主導充電工藝的還是恒壓限流充電模式。接觸式充電的最大問題在于它的安全性和通用性。

為了使它滿足嚴格的安全充電標準，必須在電路上采用許多措施使充電設備能夠在各種環境下安全充電，恒壓限流充電和分階段恒流充電均屬于接觸式充電技術。新型的電動汽車感應充電技術發展很快。感應充電器是利用高頻交流磁場的變壓器原理，將電能從離車的遠方感應到車載的副方，以達到給蓄電池充電的目的。感應充電的最大優點是安全，這是因為充電器與車輛之間并無直接的點接觸，即使車輛在惡劣的氣候下，如雨雪天，進行充電也無觸電的危險。

電動汽車作為一種發展前景廣闊的綠色交通工具，今后的普及速度會異常迅猛，未來的市場前景也是異常巨大的。在全球能源危機和環境危機嚴重的大背景下，我國政府積極推進新能源汽車的應用與發展，充/換電站作為發展電動汽車所必須的重要配套基礎設施，具有非常重要的社會效益和經濟效益。一場興建電動汽車充/換電站的運動已經在全國范圍內展開。

整體系統由四部分組成：電動汽車充電樁、集中器、電池管理系統（BMS）、充電管理服務平臺。電動汽車充電樁（栓）的控制電路主要由嵌入式ARM處理器完成，用戶可自助刷卡進行用戶鑒權、余額查詢、計費查詢等功能，也可提供語音輸出接口，實現語音交互。用戶可根據液晶顯示屏指示選擇4種充電模式：包括按時計費充電、按電量充電、自動充滿、按里程充電等。

電動汽車充電機控制器與集中器利用CAN總線進行數據交互，集中器與服務器平臺利用有線互聯網或無線GPRS網絡進行數據交互，為了安全起見，電量計費和金額數據實現安全加密。電池管理系統系統（BMS）的主要功能是監控電池的工作狀態（電池的電壓、電流和溫度）、預測動力電池的電池容量（SOC）和相應的剩余行駛里程，進行電池管理以避免出現過放電、過充、過熱和單體電池之間電壓嚴重不平衡現象，最大限度地利用電池存儲能力和循環壽命。

充電服務管理平臺主要有三個功能：充電管理、充電運營、綜合查詢。充電管理對系統涉及到的基礎數據進行集中式管理，如電動汽車信息、電池信息、用戶卡信息、充電樁（栓）信息；充電運營主要對用戶充電進行計費管理；綜合查詢指對管理及運營的數據進行綜合分析查詢。通信方式 電動汽車充電樁屬于配電網側，其通信方式往往和配電網自動化一起綜合考慮。通信是配電網自動化的一個重點和難點，區域不同、條件不同，可應用的通信方式也不同，具體到電動汽車充電樁，其通信方式主要有有線方式和無線方式：

有線方式

有線方式主要有：有線以太網（RJ45線、光纖）、工業串行總線（RS485、RS232、CAN總線）。有線以太網主要優點是數據傳輸可靠、網絡容量大，缺點是布線復雜、擴展性差、施工成本高、靈活性差。 工業串行總線（RS485、RS232、CAN總線）優點是數據傳輸可靠，設計簡單，缺點是布網復雜、擴展性差、施工成本高、靈活性差、通信容量低。

無線方式 無線方式主要采用移動運營商的移動數據接入業務，如：GRPS、EVDO、CDMA等。

采用移動運營商的移動數據業務需要將電動汽車充電樁這一電網內部設備接入移動運營商的移動數據網絡，需要支付昂貴的月租和年費，隨著充電樁數量的增加費用將越來越大；同時數據的安全性和網絡的可靠性都受到移動運營商的限制，不利于設備的安全運行；其次，移動運營商的移動接入帶寬屬共享帶寬，當局部區域有大量設備接入時，其接入的可靠性和每個用戶的平均帶寬會惡化，不利于充電樁群的密集接入、大數據量的數據傳輸。

fqj