电动汽车智能充电桩的设计与应用

电动汽车智能充电桩的设计与应用

齐勇

身份证号码：14010919880319xxxx山西中城瑞伯德新能源科技有限公司山西太原030000

摘要：电动汽车智能充电桩能满足我国电动汽车产业的发展所需，具有充电操作便捷、实用性高的特点，值得推广使用。但电动汽车充电桩系统的任务是比较繁琐的，相对其他的程序显得尤为复杂，本研究只是对其进行了初步的探索，在研究过程中发现，一些问题还有缺陷存在，技术实现和理论基础也需要研究以及探讨。

关键词：电动汽车；智能充电桩；设计

对电动汽车而言，在配电网当中是一种随机、间歇且分布性的电力负荷，为了使人们使用的更为方便，充换电站应当在较短时间内完成充电，在这种情况下，定然会影响到配电网的工作。而在电动汽车发展过程中，充电设备的发展也有重要作用。作为常见的充电装置，电动汽车充换电交流充电桩会在电动汽车发展过程中产生巨大的作用。

1智能充电桩的总体设计要求

1.1应具备较强的抗电磁干扰能力

电磁环境主要是由各种电磁感应所造成的信号传输干扰现象。在无线移动通信技术快速发展的今天，电磁干扰已经成为比较常见的现象之一。针对有强电磁干扰的工作环境，在设计电动汽车智能充电桩时，需要着重考虑电气布局，从而降低各种电磁干扰造成的不良影响，确保电动汽车智能充电桩能正常运转。

1.2可经受多种极端天气的考验

随着全球气候不断变暖，极端自然天气事件出现的概率越来越高，对社会的各个行业均造成了严重的影响。对于智能充电桩而言，其外部结构必须具备良好的封闭性，使水珠、雨雪等无法进入桩内，从而避免电路短路或系统故障；内部还需要形成良好要的空气流动，从而及时散发元器件产生的热量。

2充电桩硬件电路设计

2.1控制器硬件整体

在充电桩系统设计过程中，控制系统是非常重要的一项内容，电池管理系统的控制以及管理往往是通过C44B0X微处理器展开操作，C44B0X微处理器作用主要是针对上位机和控制器进行工作，在这个基础上还可以通过CAN/LIN网络通讯以及动力电池组状态，对所产生的信息进行相关统计与采集。在C44B0X控制器系统控制过程中，使用的客户可以自助操作，更好的实现了卡内余额查询的程序设计，并且还赋予了用户监控的权限，另外在显示屏上还可以显示或者选择属于相应的展现模式，比如时间、充电量、余额等等。时控制系统硬件包括控制电源电路、处理单元以及电能输出等内容。一部分是针对充放电控制的电路，包括信号采集电路、信号调理电路；另一部分则是微处理单元电路、电能输出控制单元电路、控制系统电源电路以及传统的S3C44B0X的外围电路，其中包括实现该系统所需要的5V、3.3V、2.5V电压转换的电源电路、液晶显示接口电路、NandFlash电路设计、NorFlash电路设计、声光报警电路等。

2.2NandFlash电路设计

在充电桩控制系统之中，硬件部分有中央处理器的存在，调度中心则以实时操作系统为基础，其启动程序在FLASHROM当中进行存放。此外，控制系统还在NandFlash当中存放一系列的记录，比方说电压、电流及温度传感器等，进一步对数据和监控进行存放，从而能够使人机交互功能得以实现。

2.3交流充电桩控制导引电路设计控制导引电路的作用

2.3.1在充电之前确定借口之间的链接是否链接好了。

2.3.2充电的过程中做好监测管理工作。充电电缆可以让电动汽车和充电桩的连接过程中，实现相应的原理。在充电之前，对充电桩的控制装置进行详细的记录与监测，判断其电压值是否符合工作需要，并且确认充电桩各个接口之间的链接，并且可以通过3的PWM信号占空比来确认充电桩电流的最大值，在充电的过程中对其产生的数值进行详细的登记与记录，并且做好详细的检测与登记工作，确保整个充电过程安全进行。

2.3.3做好供电功率和充电链接装置的登记工作，并做好详细登记。

2.4LCD接口设计本设计

所选择的控制芯片S3C44B0X集成当中有显示器但愿的存在。可以进一步对相关液晶屏幕进行控制。LCD驱动控制器可以将接口时序、行和列像素数、屏幕刷新率以及数据总线宽度进行编程与设置。LCD控制器的外部接口信号有：帧同步信号VFRAME、线同步脉冲信号VLINE、像素时钟信号VCLK和LCD驱动器的AC信号VM等。

2.5电气防护系统设计

电气防护系统实现了充电桩的安全防护功能，依次连接有防漏电断路器、电能计量表、紧急停止开关、交流接触器、继电器。其中防漏电断路器作为220V交流充电回路总开关，能够提供漏电保护和状态反馈；电能计量表采用国家认证电能表，对充电电量进行可靠计量，然后通过RS485差分数据传输方式将充电电量数据传输到核心控制系统；紧急停止开关作为紧急按钮，在特殊情况下可由用户按下，切断220V充电回路，保证人车安全，其状态经开关检测电路由核心控制系统捕获；交流接触器和继电器共同实现220V充电回路的通断，核心控制系统根据系统状态和充电流程控制继电器的通断，间接控制交流接触器的通断，实现弱电控制强电的目的；另外，辅助断路器作为核心控制系统的电源开关，经AC／DC模块提供5V／2A和12V／2A电源，其中5V／2A电源为系统工作电源，12V／2A电源为外设驱动电源。

2.6电能输出通断控制设计

从上述总结能够进一步了解到，在检测导引电路正电压减半状态两秒钟的时候，充电桩负荷开关处于闭合状态，开始供电；若回路中出现了任意断点，检测点处电压就会改变，充电桩立刻断开负荷的开关，充电过程中断。

3智能充电桩软件系统的设计和实现

3.1安全模块

安全模块是指系统的安全存储单元，由密钥管理单元、数据加密单元、解密单元构成。电动汽车用户在使用IC卡付费的过程中，用户的个人信息将会得到加密处理。此外，系统软件采用了密钥管理，可防止黑客入侵系统，提高了用户信息的安全性。值得注意的是，解密单元可在用户刷卡结账时自动识别用户身份，从而完成交易工作。

3.2主控模块

主控模块可根据用户的充电消费需求自动匹配最佳服务方案，在客户确认服务后会将相应的信息传递至各个硬件模块，进而开始充电。同时，该模块还能收集用户的各种消费信息，比如智能充电桩的实施运行数据、充电记录等。

3.3电气设计

电路的防静电设计主要以双向瞬态抑制二极管接地来实现通信线路的防静电保护。在内部控制板与外部各个功能模块的连接中采用了电能计量、触摸显示屏、无线通信传输模块和总控单元等。

4智能充电桩的性能测试

经过现场测试，电动汽车智能充电桩完全能够满足快速充电的要求，并且具备电池的维护和保养功能，现场监控画面能够实时显示电池电压、电池电流、充电电压、充电电流、卡内余额等各项信息，用户可以很方便地进行充电操作，现场测试表明，电动汽车智能充电桩运行状况良好。

结束语

在国家新能源战略当中，电动汽车的发展是一种重要方向，而在电动汽车发展进程中，电动汽车的建设和技术发展是一项重要环节。凭借多年在电力技术、电力系统及储能技术方面的理解，并将V2G和储能技术作为前提，解决电动汽车充电站电气系统等方面的问题。这种方案不仅可以提供电动汽车电池的充换电，同时也能进行储能电站的拓展，展开智能、开放的管理，使拥有储能电站功能的充电站成为一项重要组成。

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