储能式电动汽车充电桩系统的设计分析

　　摘要：随着社会经济的不断发展，汽车在社会发展的过程中扮演着越来越重要的作用。传统的燃烧汽油的汽车会产生诸多方面的问题，为了更好地缓解环境问题的产生，电动汽车由此产生。储能式电桩是电动汽车的主要能量来源，它为我国储能式电动汽车的发展奠定了良好的基础。随着储能式电动汽车的普及，它越来越能够起到保护环境的作用。目前，我国电动汽车的销量正在稳步提升，电动汽车的充电问题也因此日益凸显。本文主要就储能式电动汽车充电桩的系统设计进行全方位的分析，希望能够给大家提供更好的参考性的意见和建议。

　　随着经济的不断发展和能源危机的不断加深，各国的政府都越来越意识到节能减排才是未来汽车发展的趋势，储能式电动汽车也在其中占据着非常重要的地位。近些年来，随着汽车工业的发展逐步朝着清洁能源的方向发展，越来越多的人开始重视储能式电动汽车的发展[1]。本文主要就储能式电动汽车充电桩系统的设计和分析过程进行全面的介绍，希望能够给大家一些参考性的意见和建议。

　　储能式充电桩主要由功率调节系统和DSP控制系统两个部分组成。PCS调节系统本身属于一种直流母线式的结构。它的存在本身是充当电网、储能电池组、电动汽车电池组和汽车电池组之间的一种传输纽带。整个交流电网和直流母线之间可以采用PWM整流器来进行整流，最终的目的是为了更好地能够实现能量的双向互动。Buck-Boost变换器本身也是在直流电网和直流母线之间充当一个整流器的角色，为的是更好地实现电池组之间的充电和放电的功能。Buck变换器主要在直流母线和储能电池组之间充当一个变换器的角色，为的是能够更好地实现对电池进行恒压、恒流和脉冲进行充电，最终实现对储能电池组的监测和管理。下图1是储能式充电桩的总体结构。

　　在对储能式电动汽车的硬件系统进行设计的过程中，主要包括功率的调节系统、功率管道和继电器驱动系统和其他系统组成。其中继电器的系统采用的是普通的光隔和三级管驱动的系统。专用的IGBT驱动芯片的存在是专门被放置在功率管的内部进行使用的。在整体储能式充电桩内关键部分调节的过程中，功率的调节系统最为关键。

　　在整个硬件系统设计的过程中，交流电网和直流电网之间采用的是单相的不可控制的整流型的电路系统。单相存在220V交流电能够通过整流滤波的加工直接转换成311V的直流电。如果想要防止电容充电器内部通过的电流变得过大，那么就一定要通过限流的电阻为电容进行充电。当整个电阻被充满电之后，开关K2就会被吸合，R1的线路会因此而短路。从构成上来看，整个滤波电容是由两个400V/680V的电解电容共同串联形成的。每个电容器在漏电的过程中都会或多或少存在差别，那么之后才能够在每个电容的两端共同连接成一个具有平均压力的电阻，这样才可以更好地提高电容平均的使用寿命。

　　直流母线和电动汽车的电池组之间通常通过采用Buck变换器的方式来进行调节。只有更好地通过电压闭环或者电流闭环来更好地调节，那么才能够最终实现电池的恒压或者恒流。该电路的结构非常的简单，而且整体操作的过程非常容易被实现。在设计的过程中采用的是V1的功率管，最高的耐压可以达到1200V，期间最大的流经电流为200A。

　　整个电动汽车中的储能式充电桩的软件设计就是为了更好地帮助用户提供更加方便的操作界面，以便更好地方便用户按照自己的需求来进行充电。整体充电管理系统中按照电量的高低主要可以分为按电量充、按金额充、按时间充等几种模式。有些用户在充电的过程中会出现不想结算就拔充电插头的情况，那么此时就可以采取先扣费、再充电然后再进行结算的方式。这样就可以有效杜绝再没有刷卡的情况下就进行充电。此外，如果整个充电的过程属于正常的充电过程，那么用户的卡号和内部实际的金额就会被更加真实地记录下来，最终被存储在一个特制的存储器内部。只有当用户真正结算成功之后这些数据才会被消除。如果遇到故障或者其他突发情况，那么该用户地数据和金额就会被暂时存留在存储器的内部。等到用户下次再使用的时候，那么内部剩余的金额就会被退还给用户[2]。在整个充电的过程中，充电管理系统会从智能的电表内部获取一定的电压和电流的值，如果电流或者电压出现过高或者过低的情况时，那么整个系统的充电状态就会自动被终止，最终进入一个结算的界面中去。

　　控制系统的存在主要是为了对储能电池组的状态进行监测和管理，并在最终能够更好地实现对功率系统的转换和调度控制。为了让整体控制系统设计的更加全面，控制系统的结构主要包括DSP系统、隔离驱动电路、内阻检测电路、通讯电路、人机交互系统等等。

　　在所有的控制系统中，TMS320F8335占据着非常重要的地位。整体的结构主要包括电源管理模块、OLED液晶显示器、扩展RAM和USB转串口等模式。并且诶在这个组建的过程中会扩展出其他类型的模块和部分I/O接口。

　　在控制系统中还存在包括三路功率开关器件和继电器驱动电路。整个采集电路的过程主要包括储能电池组、电动电池组、直流母线电压和其他部分。最终的目的是为了能够更好地实现电池的恒压和恒流。隔离驱动电路的存在最基础的功能就是能够更好地实现对蓄电池内部的实时检测，并在这个过程中能够对其状态进行全面监测。

　　从现阶段的发展模式来看，电动汽车充电桩的充电过程一般都是在室外的环境下进行的。这样一方面整体充电的过程容易受到天气的影响，另外一方面恶劣和污染日益严重的环境也是不利于让充电桩更好地进行充电的。因此在进行储能式电动汽车充电的过程中，一定要考虑其与环境兼容的设计状况。一定要让电动汽车同时具备一定的电磁抗干扰能力，那么才能够让工作更好地得以展开。

　　要做到让充电桩系统能够更好地和环境相融，那么一定要运用交叉覆盖的工艺对桩体结构进行全面的设计，这样不仅能够更好地提高整个电桩体的防护能力，而且也有利于其在工作的环境下更好地形成一定的空气流通能力，最终使得电桩本身的散热能力得以提升。此外，采用镀锌钢板进行电桩的设计也能够很好地提升电桩系统本身的散热能力。如果能够再在其外表使用烤漆工艺的话，就能够更好地提高其抗腐蚀和抗锈的能力[3]。最后，除了要重视储能式电动汽车结构的设计，更加重要的是要让每一种结构材料都能够更好地达到工业级别的要求，如果在设计中能够采用压敏电阻和瞬变抑制二极管的器件进行设计的话，那么就能够让电桩在再恶劣的环境下也能够更加稳定地进行工作。

　　综上所述，我们可以看出储能式电动汽车能够在使用的过程中承受电动汽车快速经过的电流充电要求，并以此更好地减少电费的支出。此外，储能式的电动汽车充电桩在使用的过程中能够更好地满足不同容量的充电需求，而且在运用的过程中能够更好地适应各种类型的要求。但是就现阶段的开发而言，储能式电动汽车的电动桩系统在设计的阶段还是会受到包括电池寿命、效率和其他因素的影响。随着电池技术的不断提升，充电桩和电池储能技术将能够更好地结合起来，这会对将来广泛地推动电动汽车的使用有很好的作用。

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