基于交流充电桩设计问题的思考

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1、基于交流充电桩设计问题的思考[摘要]本文首先概述了电动汽车交流电桩的技术研究，然后提出完整的设计技术方案，探讨了交流充电桩的主要技术标准。该系统包括人机交互、充电控制、计量收费、票据打印、运行状态监测、充电保护等多种完善的功能，满足充电过程的要求。本文在此提出了自己的观点和见解，可供参考。[关键词]交流充电桩；TMS32F2812；充电桩；中图分类号：TM910.6；U469.72文献标识码：A文章编号：1009-914X（2014）42-0311-01一、前言随着全球能源危机的不断加深，地碳经济也成为我国经济发展的主旋律，电动汽车将最为我国新能源战略的重要组成部

2、分，我国政府及汽车产业普遍认识带节能和减排将是未来汽车技术发展的主要方向，发展电动汽车则是重中之重，也是汽车工业应对能源危机，环境和气候变化的挑战，保持可持续和谐发张的最佳途径。电动汽车是一项复杂而系统的工程，交流充电桩就是其中一项重要的部分，因此开发该产品具有广阔的市场前景，必将给社会和企业带来更大的经济效益。二、电动汽车交流充电桩技术7充电桩是电动汽车的电站，其功能类似于加油站里面的加油机。每个充电桩都装有充电插头，充电桩可以根据不同的电压等级，为各种型号的电动车充电。电动汽车充电桩采用的是交、直流供电方式，需要特制的充电卡刷卡使用，充电桩显示屏能显示充电量、

3、费用、充电时间等数据。充电桩可分为直流充电桩和交流充电桩。电动汽车交流充电桩，又称交流供电装置，是指固定在地面或墙壁，安装于公共建筑和居民小区停车场或充电站内，采用传导方式为具有车载充电机的电动汽车提供人机交互操作界面及交流充电接口充电，并具备相应测控保护功能的专用装置，功率一般不大于7kW。常用的电动汽车交流充电桩可分为一桩一充式、一桩双充式及壁挂式。壁挂式交流充电桩适用于地面空间狭小、周边有墙壁等固定建筑物的场所。电动汽车交流充电桩的建设应以“统一标准、统一规范、统一标识、优化分布、安全可靠、适度超前”为原则。外观设计风格应体现绿色、醒目、亲和、现代等要素，突

4、出差异性，易识别记忆。三、电动汽车交流电桩的设计方案1、硬件设计7电动汽车交流电桩作为一种电力变换装置在电动汽车充电设备中的应用，在上个世纪就已经提出。电动汽车交流电桩通常由一个单相或者三相不可控整流桥将单相交流电或者是三相交流电整流成直流，然后通过一个DC-DC变换电路转化为直流电压和直流电流都可控的电源给蓄电池充电。目前的研究主要集中在采用高频变压器作为隔离元器件，使用ZVZCS算法进行控制，这种结构是采用4个开关组成一个逆变器电路，结构紧凑，功率密度大，其主电路拓扑结构简单，并具有诸多的理想特性具有广阔的应用前景。（1）系统总体结构系统主要包括8个部分：交流

5、输入，50Hz220V的市电，主电路拓扑结构有待进一步的确定充电对象；电动汽车车用锂电池，驱动电路，用于驱动主电路的开关；保护电路，用于系统过压、过流、短路、过热等保护；采样电路，用于采集充电电池的电压和电流信号；控制电路，与上位机通信并实现相应的控制算法；人机交互界面，对系统进行全面的监控，能够进行相应的设置。（2）主电路拓扑结构7主电路是能量传递单元，其可靠性、效率高低影响到整个充电器的工作。因此，根据功率传递要求，选择合适的拓扑结构是十分重要的。根据是否有隔离变压器，常用拓扑结构可分为隔离型与非隔离型。与隔离型相比，非隔离型虽然也能完成电压变换的功能，但存在

6、着局限性：如输入输出不隔离存在安全隐患，输入输出电压电流比不能太大，无法实现多路输出等，比较适用于小功率场合。常用的隔离变换器有推挽式、正激式、反激式、及半桥和全桥。正激式与反激式受到自身输出功率的限制，适用于输出功率为几百瓦的场合。推挽式的输出功率较大，但开关管的最大电压应力两倍与直流输入电压，且存在磁通不平衡等问题，限制了它的应用。全桥拓扑与半桥拓扑相比，在输入电压和输入电流相同的情况下，能够提供两倍的功率，适用于大功率的场合。考虑到本系统输出功率的要求及以后的可拓展性，可以选择全桥式变换器作为我们的主回路。主电路主要包括两个不可控整流桥，4个IGBT，两个滤

7、波电感L1、L2，两个滤波电容C1、C3，一个变压器及其初级阻断电容C2，一个二极管D1。系统输入电压为AC380V，经过不可控整流得到C1上的电压为537V。本系统参数定为：最高充电电压为DC380V，最大充电电流为100A，功率等级为10kW，变压器匝数比为1∶2。2、控制策略7对锂电池模型负载进行先恒流再恒压控制。锂电池组充电模式采用“恒流-恒压”两阶段充电模式。充电开始阶段，一般采用最优充电倍率进行恒流充电。在这一阶段，由于电池的电动势较低，即使电池充电电压不高，电池的充电流也会很大，必须对充电电流加以限制。所以，这一阶段的充电叫“恒流”充电，充电电流保持

8、在限流值。