新能源汽车智能充电优化控制系统分析

新能源汽车智能充电优化控制系统分析

石旭峰

新昌县新明实业有限公司供配电服务分公司 浙江省 312500

摘要：在我国全面推进经济建设工作以来，各个行业都得到了全面的发展壮大，这样就为新能源汽车行业的发展带来了诸多的动力，与此同时人们对于新能源汽车的充电问题给予了更多的关注。就以往的能源汽车的充电方式来说，充电的效率相对较差，充电成本较高，无法满足用户数量不断增长的需要，怎样切实地提高新能源汽车智能化充电的水平？还需要我们进行深入的分析研究。鉴于此这篇文章主要围绕新能源汽车智能充电优化控制系统展开全面深入的研究分析，希望能够对我国综合国力的未来良好发展有所帮助。

关键词：新能源汽车；智能充电；优化控制

0 引言

在我国新能源汽车行业全面发展的过程中，国家相关行政部门也制定了专门的优惠扶助政策，这样就为民众购买新能源汽车起到了积极的促进作用。购买新能源汽车能够获得适当的政府财政补贴，也可以减免部分购置税，在我国很多大城市也制定了燃油汽车指标的限制政策，从而使得人们对于新能源汽车的购买意愿得到了显著的提高。但是在将新能源汽车加以使用的过程中，因为充电设施存在诸多的问题，再加上充电系统的不完善，都会对新能源汽车的发展造成诸多的阻碍。所以，在实践中我们还需要对智能充电网络系统、充电控制系统进行全面的优化完善，从而促进新能源汽车综合性能的不断提高，为整个行业的未来发展创造良好的基础。

1 智能化建设新能源汽车充电控制的意义

现如今，新能源汽车的购置优惠政策在各个地区前后推出，从而使得我国新能源汽车领域得到了快速的发展壮大，但是与此同时也使得充电问题在不断的增加，特别是充电桩设备的建设和维保工作逐渐的成为了整个行业迫切需要解决的问题。现如今最具代表性的一个问题就是公共充电站的分布不均衡的问题，再加上充电站的位置的选择存在严重的不合理的情况，所以就会造成充电难的问题。尽管新能源汽车的使用可以有效的缩减动力成本，但是往往都需要用户花费大量的时间。借助智能化技术来创建新能源汽车充电控制系统，可以有效的对上述问题加以解决，利用网络化技术和数字化技术对于新能源汽车用户充电体验加以提升，并且有效的对充电过程中所可能遇到的问题进行有效的处理[1]。新能源汽车的智能化充电系统与AI智能技术、云共享技术以及5G通信等先进现代化技术进行了整合运用，不但可以促进各类资源的共享效率的提升，并且也可以将网络技术的优越性充分的发挥出来。在众多先进技术的辅助下，新能源汽车的运行效率得到了显著的提高，从而也实现了能源的共享，从而为新能源汽车用户提供更加高效、安全的充电服务，为能源汽车行业的未来健康发展提供良好的保障。

2 影响新能源汽车智能充电建设的因素

2.1 电力容量不足

新能源充电力容量不足是当前各个地区以及商业场所存在的主要问题，大部分的车库的建设对于充电桩的建设缺少基本的考虑。因为当前新能源汽车行业快速的发展，使得电力余量已经无法满足充电桩的建设实际需要了[2]。电力扩容也就是针对电力设备情况实时监测工作，确保满足电力容量的实际需要。在进行供电线路的铺设工作的时候，通常都需要安设专门的电缆线路、配电箱、计量表等基础设施。但是电力扩容在市场中还存在诸多的问题。诸如：电力设施扩容建设、维护、运营等成本问题无法得到有效的解决，即使供电公司以及相关行政部门在积极的制定辅助政策，车库管理单位也能够为配电间以及线路的设置提供需要的空间，但是电力线路中所涉及到的桥架成本的问题也无法得到良好的解决。上述问题的存在使得智能充电控制系统无法得到稳步的发展。所以，还需要相关部门制定专门的管理政策，对于电力扩容问题进行综合分析，并且制定出完善的责任制度，对于哪些需要扩容的地区、电力企业以及各个岗位工作人员的职责进行详细划分，从根本上解决电力容量不足的问题。

2.2 设备质量与通信因素

要想保证智能充电控制系统得以稳步持续的运行，那么还需要使用良好的设备和通信技术来给予辅助。设备的综合性能以及网络通信延迟问题都会对智能控制系统的建设工作造成诸多的影响。首先，智能充电系统一般都是由专门的硬件设备和软件设备组成的[3]。硬件设备主要是指电路系统，诸如：所有的信号的手机电路可以利用这类设备来对充电的过程中电池的状态情况以及电流充电放电的情况加以了解。软件也就是指控制软件设备，软件设备能够与硬件设备组合运用，将硬件所获取到的信息进行数据化的分析，之后借助软件系统来实现对充电流程的智能化和动态化的掌控。其次，网络通信与充电设备的融合使用是创造良好的智能充电系统的重要因素，运用良好的专业通讯设备是确保充电设备能够发挥出良好的实践作用的重要基础，也是促进充电桩使用效率不断提升的关键基础。通过上述分析我们可以总结出，创设智能化的充电系统还需要将信息技术和互联网共享技术进行整合运用。

2.3 充电管理系统因素

充电管理系统是保证充电过程中智能化管理的重要因素。智能充电管理系统的运用可以保证系统充满电之后可以自动完成断电、网络管理、智能计费、资源共享。并且在遇到恶劣天气的时候，系统也可以自行断电来进行保护，从而促进新能源汽车充电的安全性和稳定性的提高。特别是在公共充电桩的管理工作中，智能化和规范化的系统是确保管理工作整体水平和效果的重要基础。

2.4 充电设备的养护因素

新能源汽车的快速发展使得后期的养护工作经常会出现不当的问题，很多充电设备在投入使用之后，遇到故障的问题都没有及时的进行处理和修复，这样就会导致智能充电控制系统的运行会造成诸多的阻碍，充电设备的养护工作涉及到的方面较多，所以具有较强的复杂性[4]。首先，对于设备实施清洁和检查工作涉及到下面几个方面的工作：充电硬件设备的回程清洗以及人机交互功能、自动化保护功能、基础功能的检查等等。其次，应当安排专人对设备进行定期的校准和升级，确保设备能够始终维持良好的运行状态。再有，子啊遇到恶劣的天气的时候，需要对设备实施保养和检查工作，避免设备发生严重的故障的情况。

3 新能源汽车智能充电控制系统的建设路径

3.1 更新新能源汽车智能充电控制系统设计

3.1.1 整体结构设计

在新能源汽车快速发展的过程中，生产水平得到了显著的提高，充电桩内部往往会设置多种控制系统结构，内部组成较为复杂。在实施智能充电控制系统结构优化设计工作的时候，可以将先进的通信技术加以整合运用，促进系统通信能力的不断提高。在实施更新设计工作的时候，也可以借助充电控制模块将各个功能系统利用AP传至控制中心，这样就可以确保信息数据收集的全面性和高效性。智能化控制系统可以以上述操作为基础来对新能源汽车充电过程加以把控，结合这一智能控制系统来对汽车充电设备的综合性能加以提高，确保智能充电控制系统能够为新能源汽车提供充足的电力能源。

3.1.2 模块设计

在实施新能源汽车智能充电控制系统模块设计工作的过程中，需要对下列几个模块进行综合把控：第一，核心控制模块。这一模块属于整个系统中的重要部分，在控制板中将ARM和STM32F103ZET6核心板当作基础控制芯片，其主要作用就是对充电桩内的各个模块进行统一的调控，这样就可以促进人机信息的有效传递和共享，并且将用户输入到系统之中的各个信息输入到直流充电桩之中，这样就可以为充电桩与HMI之间的数据共享提供良好的辅助。其中，核心控制模块其实质就是针对信息收集和变送模块加以运用来完成对电压、电流以及温度情况的掌控，随后将所掌握的信息与规定的标准进行对比，为后续操作提供辅助[5]。在实践操作中如果遇到任何的问题，核心控制模块都能够借助信号和存储器中的信息来对故障情况进行综合判断，从而为系统保护提供良好的辅助。在实施优化设计工作的时候，也可以利用内核为ARM32位的CortexM3CPU，运用这类极小的核心芯片的处理器内核以及存储器，能够从根本上缩减系统生产成本。借助上述方法可以促进系统调试和开发工作整体效率的提升，并不需要进行代码的汇编，从而完成高水平的设计工作，促进协同调试和开发工作的全面实施。第二，通信与先是擦左模块。这一模块主要涉及到HMI界面、触摸屏、总线通讯以及按钮等多个部分，用户可以通过触摸屏来登陆账号，并且将各项信息数据输入到模块之中，核心模块可以发出对应的指令，从而促使新能源汽车完成高效的充电。其中，所有的模块之间的信息共享都需要以信息模块为核心。在将5G技术加以实践运用的时候，也可以利用CAN总线通信过渡，借助通信网络来提升各类信息的利用效率，确保信息传输的优越性，确保各个节点之间能够保证良好的通信自由，对于通信数据处理给予必要的辅助。在将高速线路CAN加以实践运用的时候，可以将bxCAN控制模块放置到核心控制芯片之中，这样就可以将其抗干扰能力充分的发挥出来。再有，将信号收发器电路设置在设施外层，这样就可以更为高效的将电流、电压信息进行收集和处理，并且也可以增设隔离模块，将其放置在充电桩的信息收集模块与通信线路之间。第三，保护模块。这类模块主要包括过压、短路、过流以及输入过压、欠压、过温保护，电路结构具有一定的复杂性，要想切实地保证对充电桩的良好的保护，那么还需要重视对监控电路实施全面的优化设计，确保保护模块能够将自身的实践作用充分发挥出来，确保新能源汽车智能充电的持续性和稳定性，为用户提供良好的充电服务。详细来说，所涉及到的设计内容主要包括下面几个方面：首先，过压保护电路以及欠压保护电路设计，因为输出电压往往会出现一定的波动，所以在实施系统优化的时候，需要对输出电压给予充足的保护，确保核心模块能够对故障信号进行及时的反馈和反应，确保接触器能够在最短的时间内断开。其次，过温保护电路。温度控制是最为重要的保护内容，为了保证充电桩得以稳定持续运行，优化设计能够将智能温度传感器加以运用，因为其具有良好的准确性和实用性，所以可以为充电过程给予良好的温度保护。在充电桩持续运行的过程中，传感器零部件的接触点也会处在打开的状态，如果温度超出了规定的要求，接触点就会自行关闭，这样就可以发挥出对电路的切断保护作用，一直到温度达到规定的标准之后，接触点才会恢复到初试的状态。再有，过流保护电路。因为新能源汽车充电的过程中往往都会遇到操作失误的情况，为了避免发生操作失误而造成的短路或者是电路过载的情况，还需要结合硬件情况来选择最为适合的保护方法，如果遇到过电流的情况，应当及时将电源进行切断，从而对器件的质量给予保障。第三，采样和变送模块，这类模块主要包括温度、电流和电压信息的收集和处理，利用信号的将信息数据加以传递，从而确保满足智能化控制的需要。在实施设计工作的过程中，往往也涉及下列问题：首先，电压检测电路。为了切实地控制能源的损耗，在实施优化设计工作的时候，务必要对电压检测设计给予更多的关注。在充电完成或者是遇到电压过高的情况的时候可以自行断电

[6]。隔离设计通常都需要运用到霍尔传感器，因为其拥有良好的抗干扰能力，所以对于信息数据的传输性能和质量能够给予根本保障。其次，温度检测电路。为了促进充电的效果的提升，还需要将主控板加以运用来完成对温度的检测工作。在实施这一模块优化设计工作的过程中，也可以借助智能模块来对充电参数进行适当的调控，并且完成对电路的设计工作，促进充电系统的安全性的提高。

3.1.3 充电效率优化

尽管新能源汽车得到了全面的发展，并且充电设施的智能化和自动化水平也在不断的提升，但是一些充电设备功率相对较小，这样就造成了新能源汽车用户需要投入大量的时间成本。所以，为了从根本上促进智能充电控制系统的综合性能的提高，还需要从多个不同的角度来对充电设备的性能加以完善，在确保输出电压的持续性和稳定性的基础上，促进充电设施的整体性能的不断提高。

3.2 落实智能充电网系统

为强化新能源汽车智能充电控制管理力度，应建立智能充电网系统，提升设备质量与通信效果[7]。在建立该系统时，主要是融合物联网、能源信息、充电数据以及设备状态，依托于大数据架构开展数据分析工作，评估新能源汽车的各项数据，以数据评估结果进行人、车、电结合的网络运营平台构建。在该平台的使用下：a.为增强充电计费方式的智能化程度，设计人员可以转变传统计费方式，使用构建的网络运营平台落实线上付费，实现运营商通用。b.基于进一步保证充电安全落实智能充电网络，坚持开放互通和能源互联原则，新能源汽车用户使用该网络平台即可查找闲置充电桩，减少时间成本的同时，提高充电设施利用率。c.为实现电池异常预警与自动化诊断，最大程度保证电池使用寿命，可以结合利用网络互联数据开展分析工作，以此为基础评估充电标准和模块，落实谐波抑制、主动保护、安全预警等技术，从而实现新能源汽车充电模式的智能化创新。条件允许情况下，加强围绕新能源汽车智能充电控制与基础设施的网络监管，保证系统运作安全、稳定。

3.3 完善智能充电配套政策，加强养护

对于充电设施制定完善的养护方案，需要结合智能充电系统的情况来制定专门的配套政策，从而保证养护方案得以良好落实。对于充电桩使用中所表现出来的充电慢和充电难的问题，积极采用有效的方法来加以处理和解决，尽可能延长设备的使用寿命。结合洗能源汽车的发展趋势和实际需要来制定详细的责任制度，对于充电设施进行不断的优化，促进基础设施使用效率的不断提高[8]。

结语

新能源汽车的推广是我国环境保护战略中的关键组成部分。其充电问题已经成为重要的研究课题。现阶段，建设智能充电控制系统还存在诸多的问题，只要不断利用信息化技术手段对充电数据进行分析，逐步通过网络实现电动车的智慧型充电模式，为促进新能源汽车产业发展做出贡献。

参考文献：

[1]王凌锋,黄张弛.新能源汽车充电桩发展现状及可行性改良分析[J].内燃机与配件,2023,(17):121-123.

[2]黄实批.新能源汽车中的智能充电控制系统优化[J].集成电路应用,2023,40(07):334-335.

[3]王素芹.基于单片机控制的新能源汽车智能充电系统设计[J].中国新技术新产品,2023,(10):25-28.

[4]王斌.基于智能感应的新能源汽车充电桩检测技术研究[J].无线互联科技,2022,19(12):97-99.

[5]张辉,马岩,张璘.新能源汽车智能充电桩设计与应用[J].南方农机,2020,51(24):169+172-173.

[6]张凡.智能充电桩成新能源市场新动力[J].中国品牌,2020,(07):81-82.

[7]汤向华,朱富云,吕帅帅,倪红军,汪兴兴.新能源汽车智能充电桩的设计与研究[J].中国高新科技,2020,(10):26-28.

[8]贾琪,董佳琪,付袈铭.基于STM32的新能源汽车智能充电臂[J].科技视界,2018,(22):1-2.