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汽车充电桩结构设计要点汇总
作者:来源:访问:38时间:2024-06-18

一、充电桩的技术要求

充电桩按照充电方式分为交流充电桩与直流充电桩、交直流一体充电桩三种。直流充电桩一般安装在高速公路,充电站等地;交流充电桩一般安装在小区、停车场、道路停车位、高速公路服务区等位置。根据国网Q/GDW 485-2010标准的要求,充电桩桩体应当满足以下技术条件。

1、环境条件:

⑴工作环境温度:-20℃~+50℃;
⑵相对湿度:5%~95%;
⑶海拔高度:≤2000m;
⑷抗震能力:地面水平加速度0.3g;地面垂直加速度0.15g;设备应能承受同时作用持续三个正弦波,并且安全系数大于1.67。


2、耐环境要求:

⑴充电桩外壳防护等级应达到:室内IP32;室外IP54,并配置必要的防雨、防晒装置。
⑵三防(防潮湿,防霉变,防盐雾)要求:保护充电机内印刷线路板、接插件等电路应进行防潮湿、防霉变、防盐雾处理,使充电机能在室外潮湿、含盐雾的环境下正常运行。
⑶防锈(防氧化)保护:充电桩铁质外壳和暴露在外的铁质支架、零件应采取双层防锈措施,非铁质的金属外壳也应具有防氧化保护膜或进行防氧化处理。
⑷充电桩外壳应当能承受GB 7251.3-2005中8.2.10规定的耐冲击强度试验。


二、钣金充电桩壳体结构特点

充电桩一般由充电桩桩体、充电插座、保护控制装置、计量装置、刷卡装置、人机交互界面等组成,如下图所示。


钣金结构充电桩桩体材质采用低碳钢板,厚度约为1.5mm,加工方式采用钣金塔冲、折弯、焊接成形工艺。分类型的充电桩考虑到户外防护和隔热的需求,采用双层结构设计。产品整体造型以长方形为主,框架整体接,为了保证外观的优美,局部添加圆角曲面,为了保证充电桩整体强度,一般焊有加强筋或加强板。


桩体外表面一般布置有面板指示灯、面板按键、充电接口及散热孔等,后门或侧面备有防盗锁,桩体通过地脚螺栓固定在安装基座上。


紧固件一般采用电镀锌或不锈钢材质。为了保证充电桩桩体具有一定耐腐蚀性,充电桩一般整体采用户外粉末涂料喷涂或者户外油漆来保证它的服役年限。


三、钣金结构充电桩桩体防腐蚀设计

⑴充电桩桩体结构外观不可以有尖角设计。


⑵充电桩顶盖部位建议带有5°以上的斜坡,防止顶部积水。


⑶相对密封产品采用除湿器进行除湿,防止凝露产生。对有散热需求而开散热孔产品宜采用湿度控制器+加热器进行除湿,防止凝露产生。


⑷钣金焊接后充分考虑户外环境,外部焊缝采用满焊,保证产品满足IP54防水要求。


⑸对于门板加强筋等密封焊接结构,喷涂不能进入密封结构内部,采用喷涂后组装,或采用镀锌板焊接,或者焊接后电泳再喷涂等方式改进设计。


⑹焊接结构应避免狭窄缝隙、喷枪不能进入的狭小空间等情况。


⑺散热孔尽量采用组件化设计,避免狭小的焊缝和夹层。


⑻外购锁杆、铰链等尽量采用304不锈钢材质,耐中性盐雾时间GB 2423.17不小于96h。


⑼铭牌固定方式改为防水抽芯铆钉或背胶粘贴,需用螺钉固定时必须做防水处理。


⑽所有紧固件的选用应选择锌镍合金镀层或304不锈钢处理,锌镍合金紧固件满足中性盐雾试验96h不出白锈,外露紧固件全部选用304不锈钢材质。


⑾锌镍合金紧固件避免与不锈钢材质贴合使用。


⑿充电桩安装地脚孔需预先加工,不得放上充电桩后打孔。充电桩底部进线孔应采用防火泥密封,防止地表水汽从进线孔进入桩体内部。安装后可在桩体与水泥安装台间涂抹硅酮密封胶,加强桩体底部密封。


四、充电桩工艺设计优化

从充电桩的结构特点我们可以看出,大部分充电桩的结构中都存在大量的焊缝、夹层、半封闭或封闭的结构,这对充电桩的工艺设计造成了较大的挑战。传统的静电喷粉工艺由于静电屏蔽作用的存在,粉层无法在夹层、焊缝和空腔结构中附着,造成了极大的腐蚀隐患。为了解决这个问题,现提出了5种工艺设计方案:


a、双层粉末涂层体系。底涂层:环氧重防腐粉末50μm;面粉:纯聚酯耐候粉末50μm;总厚度:不小于100μm。
b、电泳底层+粉末涂层体系。底涂层:电泳20~30μm;面粉:纯聚酯耐候粉末50μm;总厚度:不小于70μm。
c、浸涂+粉末喷涂体系。底涂层:水性环氧防腐底漆(浸涂)25~30μm;面粉:纯聚酯耐候粉末50μm;总厚度:不小于80μm。

d、电泳底层+粉末涂层体系。底涂层:电泳20~30μm;面粉:纯聚酯耐候粉末50μm;总厚度:不小于70μm。
e、浸涂+粉末喷涂体系。底涂层:水性环氧防腐底漆(浸涂)25~30μm;面粉:纯聚酯耐候粉末50μm;总厚度:不小于80μm。


五、充电桩结构设计的关键要点:
外观设计: 外观设计对用户体验和充电站的可接受性至关重要。一个好的外观设计应该是现代化、清晰易懂、符合人机工程学,同时符合城市规划和环境美观。

结构材料: 充电桩需要具备耐用性和防护性,通常采用耐候性强的金属或合金,同时防水、防尘和防腐蚀的设计也非常重要。

充电插座设计:充电插座的设计应考虑到不同车型的充电接口,支持多种充电标准,如CHAdeMO、CCS、Type 2 AC等。插座应易于使用,具有自锁和安全防护机制。

冷却系统:充电过程中可能会产生热量,因此需要设计有效的冷却系统,确保设备的稳定性和安全性。这可能包括风扇、散热片等。

电力分配系统:充电桩的内部需要设计合理的电力分配系统,确保在多个充电点同时工作时,能够平衡电力供给,防止电网过载。

安全设计:充电桩需要考虑用户的安全,包括防电击设计、防火安全、防雷击等。此外,充电桩还应具备过载保护、温度保护和短路保护等安全功能。
智能电子系统:为了提高充电桩的智能化水平,需要搭载先进的电子系统,包括用户识别、支付系统、远程监控和故障检测等功能。

电缆管理系统:充电桩电缆的管理也是一个关键设计要点。需要考虑电缆的收纳、防水、防盗和易于维护等问题。

可维护性:考虑到充电桩通常需要长时间运行,易于维护也是一个重要的设计要点。模块化设计和远程故障监测可以提高充电桩的可维护性。

节能环保:充电桩的设计应当注重能源的节约和环保。可以采用节能设备、太阳能电池板等技术,减少对传统能源的依赖。

这些要点涵盖了从外观到内部系统的多个层面,确保充电桩既能够提供便利的充电服务,同时满足安全、稳定、可维护和环保的要求。

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