电动汽车充电桩相关技术问题探讨范文

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摘要：新能源汽车的推广应用依赖于充电基础设施的建设和运营。近年来，中国充电基础设施的发展取得了一些成绩，但仍有很大的发展空间，结合多年实际工程经验，对其中一些问题进行了分析。

关键词：充电柱；新能源汽车；问题；建议

随着能源和环境的挑战越来越严峻，各国纷纷出台相关政策，力求普及推广新能源汽车，全球汽车产业也随之迈进了全新的发展阶段———动力革命。充电桩是插电式混动汽车和电动汽车进行电能补给的重要配套设施。充电桩的布局建设，是影响消费者对新能源汽车接受程度重要因素之一。在充电桩的发展过程中，暴露出来的充电时间、充电安全、充电站选址等方面的问题亟需解决。

1充电桩相关内容的解释

1.1充电桩及其功能充电桩（Chargingpile）一般安装在公共场所和住宅小区的停车场或者充电站内，可以固定在墙壁或地面，其功用如同加油站里的加油机，可依据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。其输入端直接接入交流电网，输出端连接充电插头，为电动汽车充电。

1.2充电桩的分类按安装方式分：可分为挂壁式充电桩、落地式充电桩。按安装地点分：可分为专用充电桩、公共充电桩。按充电口数目分：可分为一桩多充、一桩一充。按充电方式分：可分为交流充电桩、直流充电桩、交直流一体充电桩。

1.3充电桩的技术实现直流充电桩的工作原理：经整流滤波，三相交流电变为直流电供给IGBT桥。通过控制器中的驱动电路，作用于IGBT桥后，直流电压又转换为交流电压。然后，交流电压经高频变压器的变压隔离，再次经整流滤波得到直流脉冲，便可对电池组充电。此过程中，控制器可依据参数的变化（电池的端电压、电流大小）实现动态控制，实施修改充电参数。此外，为保证系统运行过程中的安全性、可靠性，设计有过热、过流、过压保护电路。具体充电过程：充电时，将充电桩的充电手柄与电动汽车的充电插口相连接，然后在刷卡区刷IC卡，按照屏幕的提示进行操作，选择充电模式，即可充电。整个充电过程中，监控单元都会对充电接口的连接状况、电压、电流实时监控，一旦发生异常，便会立即发出警报。为确保充电桩的高效运行，采用了模块化原则编写主程序。主程序包括：IC卡识别模块、中央控制模块、显示模块、打印模块、通讯模块、检测模块等。激活充电桩时，各模块之间由主程序协调，从而实现一整套的充电流程。多线程的处理方式可确保各模块之间互不影响。

2充电桩、充电站的发展现状及问题

应对方案类似加油站，充电站同样需要让使用者感受到方便、快捷的使用体验。所以这对充电桩技术的要求、充电站的选址提出了很高的要求。现如今充电桩、充电站的发展主要存在三个方面的问题。

2.1安全问题用于新能源汽车充电的电压主要为220V、380V，远远超过人体安全电压的范围，同时，电流的热效应带来的安全隐患同样不可忽视。本着安全第一的原则，充电桩的安全必须纳入首要的考虑内容中。以下是几种应对方案：1）请勿将易燃、易爆或化学物品、可燃性材料等危险品靠近充电桩放置。2）充电枪头应保持干燥清洁。若充电枪头脏污时，应使用干布擦拭，禁止在带电情况下触摸充电枪芯。3）当充电线缆或充电枪存在破裂、线路裸露等缺陷时，严禁使用充电桩。若有发现此类缺陷，应及时联系工作人员维修。4）严禁私自维修、拆卸、改造充电桩，若有相关需求，应联系工作人员。5）在充电过程中，不能拔卸枪头。应确保充电过程中的人身和车辆安全。

2.2时间问题有研究表明，66%的消费者认为新能源汽车不如普通汽车方便，并且其中63%的人觉得充电阶段的问题是首要原因。这些影响消费者决策的问题摆在了科技工作者和政府身上。消费者主要认为的充电阶段时间的问题主要有两个方面：一是寻找充电桩的时间；二是充电的时间。对于第一个问题：电动汽车充电桩属于电网配用电侧，由于其结构上的特殊性，决定了自动化通信网络的特点为：覆盖面广、被测点多且分散、通信距离短。同时，随着城市的发展，网络拓扑要求具有灵活性和扩展性的结构。因此，在选择充电桩的通信方式时，应考虑如下问题：1）可靠性———在较强的电磁干扰和噪声干扰、长期的恶劣环境中，通信系统需保持畅通，应具有较高的可靠性。2）建设及维护费用———在可靠性达到要求的前提下，综合各方面因素，考虑建设以及后续使用过程中维护所需的费用。3）双向通信———此通信方式可在实现信息量上传的同时，实现控制量的下达。4）多业务的数据传输速率———以后，终端的业务量将会呈现不断增加的趋势。因此，主站与子站，以及子站与终端之间的通信，对实现多业务数据传输速率的要求也将逐步升高。5）通信的灵活性、可扩展性———由于充电桩的控制点多、覆盖面广且分散，故应采用标准的通信协议。鉴于“ALLIP”网络技术的发展，以及不断增长的电力运营业务，故需要考虑基于IP的业务承载，同时也要考虑安装调试、运行维护过程中的便利性。对于第二个问题：普通汽车在加油站加油，算上排队，也不过20min左右。而电动汽车则普遍需要1h或是更长时间。充满电续航里程也只有普通汽车的一半还不到。虽然特斯拉建议他的消费者们在这段时间去吃饭或是去咖啡馆，但未免还是会减少人们购买电动车的热情。目前，新型电池、不断更新的充电技术一定会让这个问题得到更好的解决。

2.3通信问题因充电桩是属于配电网侧的，故其通信方式常常与配电网络的自动化等问题综合考虑。在选择通信方式时，需综合考虑不同区域、不同的实际条件等因素。可见，通信是实现配电网络自动化的重难点。对于电动汽车充电桩，其通信方式主要为无线通信及有线通信两种。其中，无线通信主要是采用移动运营商的移动数据接入业务。而有线通信主要包括：工业串行总线和有线以太网。工业串行总线具有设计简单、数据传输可靠等优点，但其缺陷在于灵活性差、扩展性差、布网复杂、施工成本高、通信容量低。有线以太网同样具有数据传输可靠的优点，相较于工业串行总线，其还具有网络容量大的优点；其缺陷在于灵活性差、扩展性差、布线复杂、施工成本高。若采用移动运营商的移动数据业务，则需要把充电桩接入移动运营商的移动数据网络，这需要向运营商支付昂贵的费用，且这笔费用将随充电桩数目的增加而越来越多；与此同时，网络的可靠性、数据的安全性都将受限于移动运营商，这有碍于设备的安全可靠运行；此外，因为所接入的移动数据带宽为共享带宽，故当大量设备在局部区域同时接入时，网络的可靠性将下降，用户的平均带宽会恶化。可见，这并不适合充电桩群的大量、密集型接入，不利于大量的数据传输。

3一种新技术———V2G

V2G是Vehicle-to-grid的简称，它描述了这样的一个系统：当插电式混合动力汽车或是纯电动车没有运行的时候，可以将其电池的能量传送到电网；反之，当电动汽车需要充电时，电池可以从电网获取电能。车辆到电网（V2G）技术可以通过电动汽车帮助电网实现电力平衡，它开启了一种新的可能性，即电动汽车车主可以将电池储存的电力出售给供电公司。目前在英国，有21个此类项目正在运行中，旨在充分利用电动汽车的储能功能，在低成本、非高峰时段为电动汽车充电，而后在高峰时期将多余的电力返销给电网，从而产生利润。

4结论

鉴于不断攀升的石油价格，以及大气污染物所引发的一系列环保问题，电动汽车、混动汽车等新能源汽车再次吸引了各方各界的关注。自中国电动汽车重大专项实施以来，纯电动、混动以及燃料电池汽车的动力系统集成、动力总成关键零部件、整车集成等多方面均取得了重要技术突破。同时，在技术标准搭建、专利战略等方面也取得了良好效果，为新能源汽车产业奠定了良好的自主知识产权基础。

作者：彭怡 单位：国网重庆市电力公司市区供电分公司营销部