一、功能需求分析
- 充電類型確定
需要明確是設(shè)計(jì)交流充電樁還是直流充電樁。交流充電樁功率相對(duì)較小,充電時(shí)間較長(zhǎng),適合家庭、小型停車場(chǎng)等慢充場(chǎng)景;直流充電樁功率大,能實(shí)現(xiàn)快速充電,多用于公共快充站點(diǎn)、高速服務(wù)區(qū)等對(duì)充電速度要求高的場(chǎng)合。
- 充電功率規(guī)劃
根據(jù)使用場(chǎng)景和目標(biāo)用戶車輛情況來確定合適的充電功率。例如,對(duì)于普通家用電動(dòng)車,7kW 左右的交流充電樁能滿足日常夜間充電需求;而面向運(yùn)營(yíng)車輛、長(zhǎng)途出行車輛的直流充電樁,功率可能要達(dá)到 30kW、60kW 甚至更高。
- 兼容性考慮
要兼容不同品牌、不同型號(hào)電動(dòng)汽車的充電接口標(biāo)準(zhǔn),像國(guó)標(biāo)(GB/T)接口等,確保能夠?yàn)榻^大多數(shù)車輛提供充電服務(wù)。
二、硬件設(shè)計(jì)
- 充電模塊
- 交流充電樁主要包含交流輸入保護(hù)、電能計(jì)量、控制等電路模塊,將市電交流電合理地傳輸給電動(dòng)汽車進(jìn)行充電。
- 直流充電樁的充電模塊則更為復(fù)雜,要先把交流電整流成直流電,且具備功率轉(zhuǎn)換、穩(wěn)壓等功能,通常采用多個(gè)功率模塊并聯(lián)的方式來實(shí)現(xiàn)不同功率等級(jí)的輸出。
- 充電槍及線纜
- 充電槍需符合相應(yīng)的機(jī)械強(qiáng)度、插拔壽命等標(biāo)準(zhǔn),方便用戶插拔操作,同時(shí)要具備良好的防水、防塵性能,一般達(dá)到 IP54 及以上防護(hù)等級(jí)。
- 線纜要根據(jù)充電功率選擇合適的截面積,以承載相應(yīng)電流,避免過熱,并且要做好絕緣和防護(hù),外層耐磨、耐老化。
- 控制與通信模塊
- 包括控制電路板,實(shí)現(xiàn)對(duì)充電過程的啟動(dòng)、停止、功率調(diào)節(jié)等控制功能,同時(shí)能監(jiān)測(cè)充電狀態(tài),如電壓、電流、溫度等參數(shù)。
- 配備通信模塊,可通過有線(如以太網(wǎng)等)或無(wú)線(如 4G、5G、藍(lán)牙、WiFi 等)方式與后臺(tái)管理系統(tǒng)、用戶移動(dòng)端等進(jìn)行數(shù)據(jù)交互,方便用戶遠(yuǎn)程控制、查看充電進(jìn)度以及運(yùn)營(yíng)方進(jìn)行管理維護(hù)。
- 安全保護(hù)模塊
設(shè)置過流保護(hù)、過壓保護(hù)、漏電保護(hù)、短路保護(hù)等多種保護(hù)機(jī)制,一旦出現(xiàn)異常情況能迅速切斷電路,保障充電設(shè)備和人員安全。例如,安裝漏電保護(hù)器,當(dāng)檢測(cè)到漏電電流超過安全閾值時(shí)立即動(dòng)作。
三、外觀與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
- 外殼設(shè)計(jì)
外觀要簡(jiǎn)潔大方,符合現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)美學(xué),同時(shí)考慮到使用環(huán)境,外殼材質(zhì)應(yīng)具備一定的耐候性、抗腐蝕性,像采用金屬與高強(qiáng)度塑料復(fù)合材質(zhì)等,在戶外能經(jīng)受風(fēng)吹日曬、雨淋雪凍等惡劣條件。
- 尺寸與安裝
根據(jù)內(nèi)部硬件布局合理規(guī)劃充電樁的整體尺寸,要便于運(yùn)輸、安裝。對(duì)于落地式充電樁,需設(shè)計(jì)穩(wěn)固的底座,確保安裝后不易傾倒;壁掛式充電樁要考慮墻體的承載能力,配套合適的安裝掛件,并且在安裝位置上要方便用戶插拔充電槍,高度一般在離地 1.2 – 1.5 米左右較為合適。
四、軟件設(shè)計(jì)
- 用戶界面設(shè)計(jì)
開發(fā)簡(jiǎn)潔直觀的操作界面,無(wú)論是充電樁自帶的觸控屏界面還是對(duì)應(yīng)的手機(jī) APP 界面,都要讓用戶能輕松完成充電操作,如掃碼充電、選擇充電模式、查看充電費(fèi)用等功能的操作指引清晰明了。
- 后臺(tái)管理系統(tǒng)
實(shí)現(xiàn)對(duì)充電樁的遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理,包括實(shí)時(shí)查看各充電樁的運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警、充電記錄統(tǒng)計(jì)、電量統(tǒng)計(jì)、收益統(tǒng)計(jì)等功能,方便運(yùn)營(yíng)企業(yè)進(jìn)行維護(hù)調(diào)度、數(shù)據(jù)分析以及對(duì)充電服務(wù)的整體把控。
五、電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
- 輸入電源設(shè)計(jì)
根據(jù)充電樁功率確定合適的輸入電源容量、電壓等級(jí)等,交流充電樁一般接入 220V 或 380V 市電,直流充電樁可能需要更高電壓等級(jí)的專用供電線路,并且要做好電源的防雷、接地等措施,保障供電安全穩(wěn)定。
- 布線與電氣連接
內(nèi)部布線要整齊規(guī)范,遵循電氣安全標(biāo)準(zhǔn),不同線路做好標(biāo)識(shí)區(qū)分,確保各電氣元件之間連接可靠,避免虛接、松動(dòng)等情況帶來的發(fā)熱、打火等安全隱患。
六、散熱設(shè)計(jì)
充電樁在工作過程中,尤其是直流大功率充電樁,充電模塊等會(huì)產(chǎn)生較多熱量,需要合理設(shè)計(jì)散熱系統(tǒng)??梢圆捎蔑L(fēng)冷方式,安裝散熱風(fēng)扇,通過合理的風(fēng)道設(shè)計(jì)使熱量快速排出;也可采用液冷方式,利用冷卻液循環(huán)帶走熱量,保證設(shè)備在正常溫度范圍內(nèi)運(yùn)行,延長(zhǎng)使用壽命。
七、環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)
考慮到充電樁可能會(huì)安裝在不同的環(huán)境中,如高溫的南方地區(qū)、寒冷的北方地區(qū)、潮濕的沿海地區(qū)等,要對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)。例如,在高溫環(huán)境下要做好隔熱措施,確保內(nèi)部元件不過熱;在寒冷環(huán)境中要防止電池、電路板等因低溫出現(xiàn)性能下降甚至損壞的情況,可增加加熱裝置等;在潮濕環(huán)境中強(qiáng)化防潮、防霉設(shè)計(jì),如采用防潮密封膠等措施。
總之,充電樁設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性的工程,需要從多個(gè)方面細(xì)致考量,以保障充電樁的性能、安全、易用性以及對(duì)不同環(huán)境的適應(yīng)性等。
]]>