簡析電動汽車交流充電樁係統的設計方案

hth下载地址 陳聰

摘要：作為(wei) 新能源汽車的基礎動力裝置，交流充電樁也是可以促使新能源汽車正常行駛的關(guan) 鍵內(nei) 容。與(yu) 其他汽車不同的是，新能源汽車並不需要汽油維持其運行，隻需要充電就可以保證汽車行駛的需求，可以降低汽油排放對環境的汙染，近年來我國新能源汽車的增長速度出現明顯的上升趨勢，但是其充電樁的發展還比較緩慢。目前在充電樁係統設計期間仍存在一些問題，主要表現在充電設施短缺、充電難等問題，這些問題的發生均會(hui) 在一定程度上限製新能源汽車的發展，這就需要加強對電動汽車交流充電樁係統的相關(guan) 設計，旨在可以為(wei) 新能源汽車的發展奠定基礎。

關(guan) 鍵詞：電動汽車；交流充電樁；充電樁係統

0引言

在我國社會(hui) 經濟不斷發展的背景下，人們(men) 對於(yu) 生活環境以及生活質量的要求都有所提升，汽車作為(wei) 人們(men) 出行的必要手段，目前已經呈現家家戶戶都有汽車的局麵，但是隨著汽車數量的增加，對道路的影響以及對環境所帶來的汙染問題也明顯加劇，為(wei) 了在滿足人們(men) 出行需求的基礎上盡可能降低對環境的汙染，新能源汽車應運而生。在新能源汽車數量逐漸增多的背景下，對於(yu) 充電樁的需求量也越來越大，與(yu) 燃油車相比，新能源汽車隻需要通過充電的方式就可以運行，由此可見，充電係統的好壞對新能源汽車的實際運行帶來的影響很大。根據目前新能源汽車在充電樁設計方麵所具有的市場前景中分析，就可以提出一種科學且可靠的充電樁係統設計，旨在可以將充電難與(yu) 充電設施短缺的問題有效解決(jue) 。

1充電樁係統總體(ti) 方案設計

交流充電樁係統設計的作用是及時為(wei) 新能源汽車充電，隻有確保新能源汽車可以具有足夠的電量，才可以保證車輛正常運行，客戶也能夠便捷、輕鬆地完成整個(ge) 充電流程，而係統也具備完善的人機交互—電腦接口和清晰的係統聲音顯示，而當前具有的充電模式也具有多種多樣的優(you) 勢，可以適應各種客戶對新能源汽車充電的需要。當前電動汽車交流充電樁係統在實際設計期間，應加強對PLC可編程控製器與(yu) 觸摸屏的相關(guan) 設計，其中還包括對智能卡識讀模塊、模塊電能計量以及發票打印機的設計，這些內(nei) 容都是可以確保充電樁可以順利運行的關(guan) 鍵內(nei) 容，整個(ge) 框圖如圖1所示。對於(yu) 新能源汽車行駛期間，如果出現電量過低就需要及時充電，將汽車的電量充滿以滿足其行駛要求，而對於(yu) 新能源汽車的充電而言，充電樁是較為(wei) 重要的設施，在實際應用充電樁充電期間，通過觸摸讀取畫麵的方式能夠實現PLC與(yu) 各功能模塊之間的有效連接，在連接下就可以建立一種有效的通訊係統，在係統內(nei) 可以實現電能計費的方式，實時顯示充電時間、充電量以及充電費用等相關(guan) 內(nei) 容，當完成整個(ge) 充電需求之後就可以借助打印模塊對涉及的數據進行打印，便於(yu) 用戶查看相關(guan) 信息。

2電動汽車交流充電樁硬件係統設計

2.1核心控製模塊設計

本文設計的新能源汽車交流充電樁係統中的硬件係統主要是使用220V交流民用電源開展電力供應，可以將220交流的民用電源經過斷路器將其分為(wei) 三路，分為(wei) 的三路中一支路可以接避雷器，實現輸出接地的目標，而其中涉及到的二支路在實際使用期間，其主要目的就是可以將硬件係統中的電源模塊有效連接，第三支路設計的主要目的則是當主線接入交流智能電表後，就可以實現充電前期準備工作，具體(ti) 可以借助交流接觸器的方式輸出220VAC給充電槍，充電槍就可以具有充電的效果，以滿足新能源汽車的充電需求。但是對於(yu) 整個(ge) 電動汽車交流充電樁係統的設計而言，其核心控製模塊中充電槍與(yu) 被充電汽車之間具有一定的連接性，要想確保其可以與(yu) 相關(guan) 的外麵設備互相配合以完成連接的需要，就應該保證主控板外麵接口數量和數據處理速度滿足要求。本項目對於(yu) 主控板的控製芯片主要進行相關(guan) 研究，可以在處理器過載特小的情況滿足相關(guan) 要求，支持外麵設備的高速連接，並在采集相關(guan) 參數的基礎上將涉及到的任務有效處理，實際緩存期間高16KB，其工作頻率非常高，較高可達400MHz，由此能夠滿足多任務計算和充電棧主控板處理的需求。

2.2電源模塊設計

電源是所有係統要想運行不可少的因素之一，也是關(guan) 鍵的內(nei) 容，不論是相關(guan) 的係統運行，還是充電樁的充電要求，都離不開電源模塊的使用，在電動汽車交流充電樁係統設計期間，電源模塊的主要作用就是可以為(wei) 充電樁提供相應的直流電源供應。但是由於(yu) 係統中具有較多的電路，而不同電路對於(yu) 電源的需求也有所差異，要想確保整個(ge) 係統中各個(ge) 電路均可以正常工作，就需要在電源模塊設計期間為(wei) 其提供多種供電電壓，滿足不同電路對於(yu) 電源的實際需要，各模塊器件正常工作所需的電壓和電流如表1所示。

2.3電量計量模塊設計

電動汽車交流充電樁係統設計期間電能表也是重要的組成部位，電能表的實際作用就是可以對電路中的實際消耗進行相應測量。在電能表設計期間應確保其可以滿足相關(guan) 要求，因為(wei) 我國電能表的實際發展曆程具有漫長的特點，這個(ge) 漫長的主要表現形式就是從(cong) 以往初的感應式電能表，逐漸發展到電子式的電能表，當前我國電表類型越來越多，其功能也會(hui) 呈現越來越完善的情況。一款集計量、計量、液晶顯示、脈搏指示、通訊於(yu) 一體(ti) 的單相緊湊型儀(yi) 表，其性能參數符合國家標準GB/T17215.321-2008，由於(yu) 儀(yi) 表采用高精度測量芯片和高速MCU數據處理單元，在實際應用期間可準確測量功率、電壓、電流等電參數，所具備穩定性高的優(you) 勢，並具有停電數據自動保存功能。此外，由於(yu) 電表需要采用RS-485通訊方式，而主板采用TTL通訊方式，這就需要將兩(liang) 種不兼容的模塊進行配合，旨在能夠實現主板與(yu) 電表的正常通訊功能。

2.4控製導引模塊設計

驅動電路和車載BMS係統也是充電樁設計的關(guan) 鍵內(nei) 容，在此係統設計期間可以通過CC和CP完成相應的連接需求，並在連接期間可以有效確認充電的相關(guan) 參數，滿足實際充電需求。當前國標中所規定PWM信號一般都是由功率控製器件提供，該電路在實際運行期間可以輸出雙極性PWM，也可以在運行期間實現+12V電壓的輸出，在輸出電壓期間就可以滿足電動汽車對電壓的實際使用需要。本研究所使用的電路設計主要配合HCNR200內(nei) 部的光電信號實現相應轉換要求，在轉換期間也能夠實現被測電路與(yu) 采樣電路之間所具備的功能特點，其中包括電氣隔離和線性測量所具備的雙重功能，能夠有效滿足電力供應的需要。在此期間，控製引導模塊也可以引導輸入電壓的有效輸入，先需要經過前級運放並在完成以上操作之後需要將感測點CP輸入電壓的信號進行轉換，具體(ti) 應將其轉換為(wei) 具有輸出功能的電流信號。此外電動汽車交流充電樁係統設計電路中的R10、R12也具有一定的作用，具體(ti) 可以滿足限流和控製內(nei) 部LED發光強度的實際需要，在傳(chuan) 遞期間就可以將增益K控製在合理的範圍內(nei) ，其中涉及的電容Cl和C2是用來提高電路穩定性的反饋電容。

3電動汽車交流充電樁軟件係統設計

3.1移動控製端設計

在我國社會(hui) 不斷發展的背景下，移動互聯網技術也出現了明顯的發展，現已經成為(wei) 人們(men) 生活中的需品，在生活與(yu) 工作期間，“微、小、輕”已經成為(wei) 滿足人們(men) 生活的關(guan) 鍵要素，在此基礎上，微信小程序應運而生。微信小程序在實際運行期間並不需要用戶安裝軟件，而是可以通過搜索後就可以實現使用需要，並沒不會(hui) 占據手機的內(nei) 存空間，在實際應用期間既可以通過掃碼接入與(yu) 小程序分享的方式進入，還可以在搜索公眾(zhong) 號後直接進入，無需安裝和卸載。在電動汽車交流充電樁係統實際使用期間，通過微信小程序的使用就可以便於(yu) 用戶實現充電需要，具體(ti) 是采用C/S交互的方式對數據進行傳(chuan) 輸，在實現數據傳(chuan) 輸的過程中就可以使用MINA框架對數據進行分析，能夠完成數據信息的相關(guan) 綁定要求，還可以在掌握數據信息的基礎上實現同步響應的需要。借助微信小程序進行充電樁的使用期間，就可以在用戶打開小程序登錄身份驗證之後，就可以預約充電時間段，避免長時間等待充電的情況發生，但是在實際預約期間也需要注意，每個(ge) 用戶隻能預約當前麵10小時內(nei) 充電樁使用的時間段，不可以超時間預約，而在預約期間也隻是預約一個(ge) 充電樁的使用，不可以同時預約多台充電樁，當預約成功之後該台充電樁在預約時間段內(nei) 就會(hui) 出現鎖定的情況，其他汽車無法實現充電需要。同時在預約成功後，用戶就需要在預約時間段內(nei) 到達充電樁，並將預約成功之後小程序發送的具有保密功能的8位充值碼輸入充電樁係統中，從(cong) 而實現充電的需要，如果用戶在預約後20min內(nei) 沒有完成充電，係統就會(hui) 自動解綁該預約的用戶，滿足其他用戶的充電需要。充電樁之間建立聯係，對於(yu) 充電樁的實際設計而言，一個(ge) 充電樁既可以實現獨立存在的需要，也可以確保其屬於(yu) 某個(ge) 充電站。

4電動汽車交流充電樁係統設計的創新點

新能源汽車交流充電樁係統設計期間首先需要係統地搜集該方麵有關(guan) 文獻資料，積極掌握並利用學術界研究和實際應用中的有關(guan) 成果，並熟悉消費要求、環保標準等方麵的國際行業(ye) 標準和國家標準，以及新能源汽車交流充電樁設施的外形構造等基本情況。本文綜合研究並分析了各種類型充電係統的優(you) 勢，針對新能源汽車設計的交流充電樁控製器和所采用的交流充電樁控製器，確保其能夠有著較突出的人性化、集成化、高智能化等特征，確保整個(ge) 係統可以更加完善。通過上述研究內(nei) 容，研究人員可以在軟硬件方麵進一步優(you) 化和完善整個(ge) 體(ti) 係，從(cong) 而獲得較佳的性能控製係統，其中涉及的智能管理係統同時具備人性化、集成化、高智能化等一係列優(you) 勢，可以高效地實現刷卡消費、人機交互、信息、計算、設備自檢等安全控製功能，該管理係統擁有清晰幹淨的觸摸屏接口，並且動作反應敏捷，用戶能夠根據新能源汽車的具體(ti) 充電要求，選定自身需求的充電模式[7]。

5hth下载地址充電樁收費運營雲(yun) 平台

5.1概述

AcrelCloud-9000hth下载地址充電柱收費運營雲(yun) 平台係統通過物聯網技術對接入係統的電動電動自行車充電站以及各個(ge) 充電整法行不間斷地數據采集和監控，實時監控充電樁運行狀態，進行充電服務、支付管理，交易結算，資要管理、電能管理，明細查詢等。同時對充電機過溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣低各類故障進行預警；充電樁支持以太網、4G或WIFI等方式接入互聯網，用戶通過微信、支付寶，雲(yun) 閃付掃碼充電。

5.2應用場所

適用於(yu) 民用建築、一般工業(ye) 建築、居住小區、實業(ye) 單位、商業(ye) 綜合體(ti) 、學校、園區等充電樁模式的充電基礎設施設計。

5.3係統結構

5.3.1係統分為(wei) 四層：

1）即數據采集層、網絡傳(chuan) 輸層、數據中心層和客戶端層。

2）數據采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協議為(wei) 標準modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用於(yu) 采集充電回路的電力參數，並進行電能計量和保護。

3）網絡傳(chuan) 輸層：通過4G網絡將數據上傳(chuan) 至搭建好的數據庫服務器。

4）數據中心層：包含應用服務器和數據服務器，應用服務器部署數據采集服務、WEB網站，數據服務器部署實時數據庫、曆史數據庫、基礎數據庫。

5）應客戶端層：係統管理員可在瀏覽器中訪問電瓶車充電樁收費平台。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動充電。

小區充電平台功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實時監控、交易管理、故障管理、統計分析、基礎數據管理等功能，同時為(wei) 運維人員提供運維APP，充電用戶提供充電小程序。

5.4hth下载地址充電樁雲(yun) 平台係統功能

5.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點分布情況，對設備狀態、設備使用率、充電次數、充電時長、充電金額、充電度數、充電樁故障等進行統計顯示，同時可查看每個(ge) 站點的站點信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統一管理小區充電樁，查看設備使用率，合理分配資源。

5.4.2實時監控

實時監視充電設施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態、回路狀態、充電過程中的充電電量、充電電壓/電流，充電樁告警信息等。

5.4.3交易管理

平台管理人員可管理充電用戶賬戶，對其進行賬戶進行充值、退款、凍結、注銷等操作，可查看小區用戶每日的充電交易詳細信息。

5.4.4故障管理

設備自動上報故障信息，平台管理人員可通過平台查看故障信息並進行派發處理，同時運維人員可通過運維APP收取故障推送，運維人員在運維工作完成後將結果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現場問題。

5.4.5統計分析

通過係統平台，從(cong) 充電站點、充電設施、、充電時間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統計信息、能耗統計信息等。

5.4.6基礎數據管理

在係統平台建立運營商戶，運營商可建立和管理其運營所需站點和充電設施，維護充電設施信息、價(jia) 格策略、折扣、優(you) 惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、凍結和解綁。

5.4.7運維APP

麵向運維人員使用，可以對站點和充電樁進行管理、能夠進行故障閉環處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況，進行遠程參數設置，同時可接收故障推送

5.4.8充電小程序

麵向充電用戶使用，可查看附近空閑設備，主要包含掃碼充電、賬戶充值，充電卡綁定、交易查詢、故障申訴等功能。

5.5係統硬件配置

6結語

總之，在我國新能源汽車數量的逐漸增加，新能源汽車的車主對於(yu) 充電的需求量也有所增加，為(wei) 滿足電動汽車的充電需求，本文主要研究電動汽車交流充電樁係統的相關(guan) 設計要點，在了解當前充電樁實際情況的基礎上，就可以開展相關(guan) 的研究，並在此期間，以相關(guan) 設計標準作為(wei) 主要標準內(nei) 容，在充電樁設計期間既可以滿足用戶使用小程序預約充電樁充電的需要，

也可以實現遠程監控和對數據的統一管理，具有明顯的優(you) 勢，降低用戶等待充電時間。未來，隨著對充電樁研究的逐漸深入，在新能源汽車交流充電樁係統設計期間還可以實時完成對充電狀態的相關(guan) 數據進行采集，更好地滿足新能源汽車用戶的充電需求。

參考文獻

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