刘尚颜
长园深瑞继保自动化有限公司 江苏南京 210000
摘要：本次研究对充电桩设备结构设计的相关要求实行分析，需要满足使用环境及功能相关要求。对交直流一体充电桩结构整体设计要点加以研究，主要针对充电桩进行基础设计、关键位置设计、内部结构设计，以及安全防护设计、等级防护设计、模拟电路设计等，可以确保交直流一体充电桩结构设计的科学性及有效性。
关键词：交直流；一体充电桩；结构设计
充电桩属于新能源汽车的终端设备，功能、结构方面均可进行优化，该设备主要在户外使用，这就需要结合电动汽车发展规划需要，对充电桩结构进行交直流一体设化计，旨在不断改进充电桩的结构、提高充电桩的性能，从而为促进我国电动汽车行业可持续发展打下坚实基础。
一、充电桩设备结构设计的相关要求分析
（一）对使用环境的设计要求
在充电桩产品IP设计时，遵循外壳防护等级IP代码关于等级防护能力、电工电子产品自然环境的相关标准进行设计，以此满足充电桩于不同环境下的运行需要。
（二）对功能方面的设计要求
充电桩产品结构设计时明确充电桩电源模块、电气主回路，以及控制系统等方面的安装要求，这个过程考虑到充电桩充电模块散热因素、电气主回路配线因素、电气安全因素等。充电桩作为新能源纯电动汽车充电的终端设备，设置了人机操作的界面，可完成刷卡操作、按键操作，通过液晶界面利于清楚的观察到充电相关情况，比方说：电量、费用及时间等信息，考虑到用户操作应用的便捷问题[1]。
二、交直流一体充电桩结构整体设计要点研究
（一）充电桩基础设计方法
需要注意的是，充电桩结构设计时交直流一体充电桩结构设计时可发挥优势，该种充电桩结构设计时应考虑到充电桩在户外应用隔热、防护相关情况。在进行充电桩结构设计时使用双层结构，桩体结构设计时利用低碳塑钢板，这一钢板的厚度约为1.2m，在实际制作时进行焊接成型、钣金折弯制作工艺，如此防范充电桩结构变形情况的发生。桩体制作后建议在表面喷涂适量的静电粉，满足充电桩外部美观性的需要，并避免充电桩结构遭受外界因素所影响，引发锈蚀问题、腐蚀问题[2]。联系充电桩结构设计的过程相关注意事项，建议在实际设计时于充电桩顶部安装顶棚，保证通风、装饰、防雨等效果。在充电桩双侧板设计期间，在充电桩的一侧预留接口当作交流电接入的接口；另一侧预留的接口，当作直流电接入的接口。充电桩底部结构会使用框架方式，如此有助于为后期设备安装提供良好支持。为提高充电桩内部结构的稳定性，建议在桩体内部安装骨架，从而达到支撑的目的，顺利进行电气部件安装作业。
充电桩桩体架构设计过程中，使用的为长方形结构的方式，需作以局部圆角处理，整体结构设计时考虑到充电模块大小、充电模块数量进行结构尺寸设计。与此同时，实行充电桩内部骨架设计期间，应关注到内部电气元件安装、内部电线走向布置相关因素，将充电桩整体结构尺寸中的长度、宽度、高度分别设置为1820mm、740mm、500mm。
（二）充电桩关键位置设计方法
交直流一体充电桩结构设计时，关键位置包括面板指示灯、面板按键及充电接口等位置的设计，其中在面板指示灯设计时可使用LED光源确保光源的亮度。
与此同时，在面板按键设计时使用导光柱、分光膜零部件，能够保证面板、灯板的亮度，以及面板指示灯的强度、灯源的均匀性。在面板指示灯设计过程中，会应用突出表面的形式设计，此时在满足视觉亮度的同时，还可以提高面板指示灯的醒目程度。充电桩面板按键结构设计时合理设置按键、面板的距离，然而这时结构设计存在防水方面的不足，所以建议将按键设置为亚克力模板结构，以此提高面板按键防水方面性能、操作手感，延长应用的时间。充电桩、电动汽车连接关键位置，充电接口设计为主要部分，在结构设计时需要提高充电接口的性能、充电接口操作的有效性。交直流一体充电桩接口结构设计，使用的为掀盖结构，充电接口可在桩体内部框架进行设计，然后于框架侧安装掀盖结构舱门。
（三）充电桩内部结构设计方法
实行充电桩内部结构设计时，结合内部设置电气元件功能，使用模块化方式加以设计，以便使得所有电气原件安装在相同控制面板位置。除此之外，充电桩内部结构的设计需全面了解内部结构走向，在此之后联系电气基本原理加以该方面的设计，进而有效保障充电桩内部结构设计的可靠性。
（四）充电桩安全防护、等级防护设计方法
充电桩结构设计期间考虑到安全防护、等级防护方面需要，充电桩的结构材质为碳钢，在装配连接时会借助螺栓的作用连接，桩体、桩体后门连接过程中使用的为电线保持连接的状态，这时不但能确保充电桩导电性能，而且有助于满足设计性能方面的相关标准。为加强接地的保护，建议使用6m2电线作以充电桩壳体接地处理，提高接地的整体性能，在结构设计的时候对防尘等级设计、防腐等级设计，通常情况下可布设为充电桩壳体防护等级IP54，旨在确保充电桩的性能，并防止出现充电桩内部进入杂质的现象。
（五）其他方面设计方法
1、直流充电桩模拟电路设计对策
其一，控制导引线路设计中，充电桩端、CC1检测点1接入电阻1kΩ进行连接，车辆端、CC2检测点2使用12V电源，经1kΩ电阻与枪端实行连接处理。然后施行控制导电电压限值方面测试，合理调整R4电阻、测试限值，主要测试的为超限值、车端电阻值[3]。其二，电池虚拟电压源设计时，对充电桩控制导引的过程监测，涉及蓄电池电压、桩体输出电压，以此使得充电输出。按照国家相关标准设计不同的模拟源，主要包括300V和600V，旨在达到不同类型充电桩试验的相关标准，使用二级管单向导通电路加强对模块并联电压的保护。
2、交流充电桩模拟电路设计对策
其一，充电桩控制导引电路设计模拟车端、12V电源保持连接，和1kΩ电阻接到充电桩枪端进行连接，R2限值、R3限值分别为：1.2kΩ、2.75kΩ，桩端连接确认CP将二极管接入R2及R3。其二，CP回路电压限值测试电路设计按规程标准，对CP回路监测点1限值、超限值、车端电阻值等进行测试，可使用电子电位计有效调节电阻、控制R2及R3的阻值。其三，充电桩输出采样设计过程中，将充电桩输出、交流调节负载连接，电压经BI分析仪采样即可，电流使用的为电流互感器采样，目的为促使信号及时传输到NI分析仪。
结语：
电动汽车行业的快速发展下，电动汽车配套设备得到不断改进，充电桩作为重要的配套设备，在设计时需要注意相关事项，考虑到内部结构、性能遵循相关设计标准进行设计，从而确保充电桩结构设计满足交直流一体设计方面需要，提高充电桩的使用性能。
参考文献：
[1]颜涛.交直流充电桩检测系统关键技术[J].工业安全与环保，2020，46(11):39-44.
[2]欧方浩."私人充电桩分享模式"破解充电难题[J].农电管理，2019，279(02):26.
[3]王辉，张良钰，陈凯.大功率直流快充充电桩的研究与设计[J].电力系统装备，2019，000(002):204-205.