公共空间汽车充电系统设计

摘 要

　　从近些年的发展态势来看，电动汽车已经是汽车发展的必然方向。随着汽车电池技术的日渐成熟，目前基本已经能够满足人们的出行需要，各个国家政策也在支持着它的发展，多国已经提出要在 2025-2040 年间，全面禁止销售燃油汽车，那么在未来几十年间取而代之的必定是电动汽车。想要电动汽车得到全面发展并服务于用户，配套的汽车充电系统的支持是必不可少的。

　　本文将立足于现阶段汽车电池技术的现状和发展，结合目前汽车充电技术的发展和企业在整车研发过程中所考虑的安全及性能因素，提出现阶段可行的改良方案。通过对公共空间内汽车充电方式进行服务系统分析，以及对产品调研和用户的调查，发现了现阶段汽车充电存在着充电时间长，缺乏用户所需的关键充电服务信息，设备维护欠缺，运营管理存在漏洞，整个行业缺乏统一充电标准等问题。在分析之后发现了问题之后，结合了行业内优秀的充电方案的优势，同时对不同充电模式下的充电过程进行了系统服务分析，从汽车充电的各个子系统中分析得出行业痛点及其改进方案。从发现问题到梳理出用户需求，再结合现有方案，通过全方面的权衡和设计方案可行性的分析，落地到尽量既能解决现存问题，又能兼顾可行性的设计方案中。

　　关键词：公共空间；电动汽车；充电桩；系统设计

Abstract

　　According to the development trend in recent years, the electric vehicle has been the definitive direction of automotive industry. With the technology of automotive battery getting more and more advanced, the electric vehicle has almost met the need of people travelling. A great many of countries has announced some policies to support electric vehicle to keep developing. Several countries suggested that they would forbidden the trade of fuel vehicle in 2025 to 2040. So, in the next twenty or thirty years, electric vehicle must take the stage of traditional fuel vehicle. If we want to see the electric vehicle service people as well as fuel vehicle, the necessary measure we must take is to set up comprehensive charging facility.

　　This thesis will give an updated plan for vehicle charging system basing on nowadays technology and development status of automotive battery and also combine what the vehicle company concerned in complete vehicle research and development phase, such as safety and stability. From the service system analysis of the vehicle charging mode in public areas and the research of costumer and product, some issues were found out. For example, nowadays the vehicle charging always takes a long time, we are lack of the user’s information about their needs on charging, charging facility maintenance is poor, the operation and management of charging system has a lot of bugs, and the whole industry does not have a unified standard on vehicle charging, and so on. After analyzing and finding out the problems, I researched some top plans in the way of vehicle charging, and did a charging system service analysis in different charging modes, finally find out the pain points in every sub-system and give an updated design plan. From finding the problems and combing out the user demands, to analyzing top charging plans, I considered overall industry and the feasibility then give the design plan which can solve the problems we can see and is feasible at the same time.

　　Keywords: public area; BEV; charging pile; system design

　　想要发展电动汽车意味着需要同时研究和发展电动汽车能源供应系统。供应电动汽车电能的能源供应链，指的就是充电设施，这个电动汽车充电系统包含着电能提供系统，汽车充电系统，汽车电池的自身系统和电能的供应方法。作为一项新的科学技术发展领域，全世界各个国家都在为电动汽车的充电技术做着大量的探索研究和实践。世界各国及各大车企为了自身未来更好的发展都试图抢占先机，想要先制定出一个电动汽车充电的技术标准要求。为人们驾驶电动汽车的出行方式提供能量的充电系统是支撑整个电动汽车行业的重要组成部分，同时也在电动汽车的商业化和产业化的过程中扮演重要角色。在整个电动汽车充电系统中，应该根据不同电动汽车的充电模式分别进行规划和设计，从而可以做到为电动汽车的各种不同充电需求做出相应的能源供应。电动汽车市场想要得到进一步的发展一定无法离开充电基础设施的建设，同时要考虑充电设施的建设速度以及电动汽车市场化速度的适应性。

　　根据相关数据显示从 2006 年以来，我国已经在国家电网的统一规划下建设了充电站及换电站 5526 座，充电桩数量已达到 40000 多个，预计到 2020 年，由国家电网计划建设的充电桩数量将达到 12 万个。因此就目前实际情况的数据来看，我国的充电系统网络几乎是全球范围内覆盖面最大的。放眼国外，放眼全球，宝马等汽车厂商联合众多汽车品牌也都在共同发展着汽车充电的互通互联。

　　我们一心想让电动汽车取得更加迅猛的发展，那么就一定离不开相应的电动汽车充电设施的支持，这两者互相是彼此发展的强有力保障。电动汽车的发展一定程度上会带领着充电设施的发展建设，同样，充电设施的发展，会是电动汽车产业发展的坚强支持。

　　电动汽车充电设施得到了应有的发展才能促使电动汽车发展得更加磅礴。

　　各种政策和理论都要求汽车行业在向前迈步的同时又能做到环境保护，电动汽车的发展就变成了大势所趋，而想要电动汽车继续大力发展并且实现市场化，那么电动汽车的基础充电设施建设就显得至关重要了。电动汽车的发展与其充电设施的发展是环环相扣相辅相成的，充电设施发展的进步可以被电动汽车的发展所刺激，相反，充电设施有所发展才能保证电动汽车的顺利发展。

　　通过分析比对国内国外关于电动汽车充电的不同方案和技术趋势，从现有国家政策和全球发展前景出发，发现电动汽车充电设施的行业痛点所在。论文从整个充电系统出发思考，争取为其做出更为优化的设计方案。同时考虑不同的电动汽车充电方式的特点，分析其在不同公共空间领域的设计区别，分类研究其充电系统的设计方案。

　　在笔者的文献研究中发现，关于本论文课题方向的相关研究理论大多集中于工程技术领域及电气和软件模块设计领域，而从工业设计角度出发的文献研究相对较少。因此笔者在此论文中希望通过从工业设计的角度，为电动汽车充电设施的系统设计做出贡献，提供研究依据。

　　公共空间汽车充电系统设计实现：

充电桩在停车场内的分布

壁挂式充电桩效果图

壁挂式充电桩三视图

灯环&充电桩插口

充电枪悬挂

制动开关

刷卡区

落地式充电桩效果图

落地式充电桩

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目 录

　　摘 要
　　ABSTRACT
　　第 1 章 绪 论
　　　　1.1 项目背景
　　　　　　1.1.1 电动汽车的发展前景
　　　　　　1.1.2 电动汽车充电设施的发展前景
　　　　1.2 项目研究的目的和意义
　　　　1.3 项目设计依据
　　　　　　1.3.1 研究方法
　　　　　　1.3.2 课题研究的现状
　　　　1.4 文章视角和内容的创新
　　第 2 章 项目现有技术及设计分析
　　　　2.1 电动汽车充电技术
　　　　　　2.1.1 电动汽车及汽车电池的发展
　　　　　　2.1.2 电动汽车的充电设施及充电方式
　　　　　　2.1.3 电动汽车的充电模式
　　　　　　2.1.4 电动汽车的充电需求
　　　　2.2 电动汽车充电设施的技术发展
　　　　　　2.2.1 电动汽车充电设施的分类及发展
　　　　　　2.2.2 电动汽车充电设施的技术要求及标准
　　　　2.3 不同公共空间中的汽车充电分析
　　第 3 章 国内外汽车充电发展现状及优秀案例分析比较
　　　　3.1 国内外电动汽车充电设施的发展
　　　　3.2 目前市面上汽车充电技术发展现状
　　　　3.3 优秀案例分析
　　　　3.4 用户调查和电话访问
　　　　3.5 现存矛盾与由此引发的设计点
　　　　3.6 比较总结
　　第 4 章 电动汽车充电系统服务蓝图分析
　　　　4.1 泊车充电服务分析
　　　　4.2 更换电池组服务分析
　　　　4.3 行驶充电服务分析
　　第 5 章 项目定位与设计方案
　　　　5.1 项目定位
　　　　　　5.1.1 设计原则与策略
　　　　　　5.1.2 服务模式
　　　　5.2 公共空间汽车充电桩的设计
　　　　　　5.2.1 建立场景
　　　　　　5.2.2 概念设计
　　　　　　5.2.3 设计模型
　　　　5.3 APP 设计
　　　　　　5.3.1 APP 概念设计完善
　　　　　　5.3.2 APP 服务界面改良
　　结 论
　　参 考 文 献