吳顯富

摘 ? 要：近幾年來(lái)，在全球可持續(xù)發(fā)展環(huán)境下，電動(dòng)汽車以新型綠色成為汽車工業(yè)研究熱點(diǎn)。憑借操作方便，以及較高的實(shí)用性，智能充電樁作為電動(dòng)汽車的配置基礎(chǔ)設(shè)施也隨之被大力推廣。智能充電樁技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)之一是通過(guò)設(shè)計(jì)更高效、可靠的智能充電樁進(jìn)而保障電動(dòng)汽車安全高效的使用過(guò)程。本文通過(guò)基于智能控制，分析了電動(dòng)汽車智能充電樁的系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車 ?智能 ?充電樁

中圖分類號(hào)：U469. 72 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）07（b）-0114-02

隨著不可再生能源，如石油的不斷使用，能源危機(jī)和環(huán)境要求迫使各國(guó)更加重視新能源的開發(fā)[1]。與傳統(tǒng)的燃油汽車相比，電動(dòng)汽車不僅在便利性、續(xù)航性能和制造成本上有許多優(yōu)點(diǎn)，而且不需要浪費(fèi)額外的時(shí)間來(lái)進(jìn)行燃油補(bǔ)充。電動(dòng)是一種綠色新能源，其通過(guò)電能作為動(dòng)力來(lái)源進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，完全擺脫對(duì)石油的依賴。再者，由于電機(jī)運(yùn)行聲音遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)燃油汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行聲音，使得低噪音也成為研究電動(dòng)汽車的一個(gè)重要原因。

目前，很多科研機(jī)構(gòu)及國(guó)家在電動(dòng)汽車的研發(fā)和市場(chǎng)投入上已經(jīng)有所成就，但我國(guó)在電動(dòng)汽車上的研究起步晚，發(fā)展慢。因而，智能電動(dòng)汽車的研究必然是發(fā)展趨勢(shì)[2]。

1 ?充電系統(tǒng)的功能要求

在智能充電汽車系統(tǒng)中，電能通過(guò)電網(wǎng)傳遞到智能電動(dòng)汽車“中轉(zhuǎn)站”。電動(dòng)汽車智能充電樁再此過(guò)程中發(fā)揮巨大作用。除基本的安全性、便攜性和效率高要求外，智能充電樁還應(yīng)具備以下幾種功能：指示功能;記錄功能;智能計(jì)費(fèi)功能;監(jiān)控功能;報(bào)警及故障保護(hù)功能。

2 ?充電系統(tǒng)的充電和智能充電樁的建設(shè)方式

2.1 充電系統(tǒng)的充電方式

電動(dòng)汽車智能充電的方式主要有以下4種。

2.1.1 交流充電

與交流電網(wǎng)相接，一般來(lái)說(shuō)會(huì)用220V或者380V的交流電來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的充電過(guò)程。交流電源連接到汽車充電電動(dòng)機(jī)，充電電池。交流充電安全性較高，但因時(shí)間較長(zhǎng)，故一般用于小型電動(dòng)汽車或外接式的混合動(dòng)力汽車[3]。

2.1.2 直流通電

直流通電一般通過(guò)地面來(lái)提供電源，并且直接為電動(dòng)汽車充電。相對(duì)交流充電的方式，其減少了車載充電樁，從而降低了汽車自身的重量。其使用的充電樁的功率一般較大，會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生巨大的影響。因此在布置時(shí)，需要進(jìn)一步考慮電網(wǎng)的保護(hù)措施。

2.1.3 更換電池組

簡(jiǎn)單而言，就是在汽車上額外備用一個(gè)蓄電池，當(dāng)一個(gè)蓄電池電力不足時(shí)用另外一個(gè)蓄電池進(jìn)行更換。這是一種更快、更方便的方式，簡(jiǎn)單地移除電動(dòng)汽車的所有電池模組，并以已經(jīng)充滿電的同類型電池取代。由于需要對(duì)電池模塊的充電、存儲(chǔ)、維護(hù)和更換，因此充電站有很高的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。投資成本相對(duì)較大，智力程度較低。一般而言，不予采納[4]。

2.1.4 非接觸式充電

非接觸式充電分為電磁感應(yīng)、磁共振和微波三種。非接觸式電動(dòng)汽車的智能充電樁可以通過(guò)反復(fù)充電，為車輛提過(guò)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的能量。另一方面，非接觸式充電不需要電纜將汽車連接到供電系統(tǒng)，可以直接充電。

2.2 充電樁的建設(shè)方式

從技術(shù)和使用層面上看，電動(dòng)汽車智能充電樁的定位在幾個(gè)主要場(chǎng)景：居民區(qū)、公司和學(xué)校等特殊場(chǎng)景;中心商場(chǎng)、連鎖超市、運(yùn)動(dòng)和停車場(chǎng)等公共場(chǎng)景;高速公路服務(wù)區(qū)等。

綜合來(lái)看，交流充電相對(duì)更換電池組和非接觸式成本較低，風(fēng)險(xiǎn)較小。而且，220V和380V的交流充電方式其電壓易于獲得，且對(duì)電網(wǎng)無(wú)大的負(fù)面影響。因此，220V和380V交流充電應(yīng)該是我們需要研究的主流方式。

3 ?建設(shè)智能充電樁監(jiān)控系統(tǒng)

智能充電樁的監(jiān)控系統(tǒng)作為智能充電樁系統(tǒng)的核心之一，是智能充電樁電氣系統(tǒng)、供電監(jiān)控系統(tǒng)和安全監(jiān)控系統(tǒng)的總稱[5]。重要性主要體現(xiàn)在以下2個(gè)方面。

（1）保證充電安全的需要。

對(duì)于智能充電樁而言，如果充電過(guò)程不理想會(huì)加速甚至造成智能充電樁的永久損壞，更有甚者還會(huì)引起爆炸。智能充電樁監(jiān)控系統(tǒng)的充電監(jiān)控功能不僅可以監(jiān)控智能充電樁的實(shí)時(shí)狀態(tài)，還能作為保護(hù)措施從而高度保證充電過(guò)程的安全[6]。

（2）提高智能充電樁運(yùn)行和管理水平的需要。

電動(dòng)汽車智能充電樁是電動(dòng)汽車能源基礎(chǔ)設(shè)施，其保障了電動(dòng)汽車的正常運(yùn)行。組成智能充電樁的子系統(tǒng)數(shù)目較多，百分百人工管理不合實(shí)際。因此，采用先進(jìn)的智能化技術(shù)來(lái)完成智能充電樁的運(yùn)行和管理，提高其水平是十分有必要的。

4 ?充電樁智能的設(shè)計(jì)

電動(dòng)汽車智能充電樁的系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括硬件、軟件和環(huán)境和電磁3個(gè)部分，除滿足標(biāo)準(zhǔn)外，還可以添加其他附加功能。

4.1 硬件設(shè)計(jì)

電動(dòng)汽車系統(tǒng)十分復(fù)雜，其智能充電樁的硬件系統(tǒng)部分主要包括：主控板、讀卡器、通信模塊、觸摸屏等。主控板是智能充電樁的核心主體。主控板進(jìn)行充電過(guò)程全部控制。主控板通過(guò)通信信道渠道完成服務(wù)器的智能化[7]。 為保證電動(dòng)汽車智能充電樁的運(yùn)行過(guò)程正常，相關(guān)部門也要對(duì)智能充電樁進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

4.2 軟件設(shè)計(jì)

電動(dòng)汽車智能充電樁的軟件設(shè)計(jì)部分，其具體可以拆分為：系統(tǒng)工作流程和功能模塊設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。在電動(dòng)汽車智能充電樁中，系統(tǒng)程度的工作流程是：當(dāng)電動(dòng)汽車因?yàn)殡娏T乏急需充電，則可以刷IC卡或者通過(guò)其他智能支付方式進(jìn)入充電狀態(tài)。充電過(guò)程通過(guò)電動(dòng)汽車智能充電樁的主控制系統(tǒng)進(jìn)行保障。如果充電系統(tǒng)發(fā)生故障，那么充電操作將被禁止，并且還將警告服務(wù)器。

功能模塊化設(shè)計(jì)目的是使智能充電樁運(yùn)行效率高，并且有可觀的延展性。其主要包括主控模塊、人機(jī)交互模塊、讀卡器模塊、費(fèi)用計(jì)量模塊、通信模塊等。主程序是在軟件系統(tǒng)開始時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)配置的文件配置相關(guān)程序，并且加載完成各通信模塊。人機(jī)交互模塊主要完成用戶操作，并進(jìn)行與用戶的信息交互。安全模塊主要完成對(duì)用戶信息和智能充電樁數(shù)據(jù)傳遞過(guò)程的線路加密，保證用戶信息安全，不被外界竊取。

4.3 環(huán)境和電磁設(shè)計(jì)

電動(dòng)汽車智能充電樁一般布置在戶外，因此需要有能抵抗惡劣的自然環(huán)境的能力。另外，電動(dòng)汽車智能充電樁應(yīng)該擁有抗電磁干擾的性能，至少可以抵御正常電子通信設(shè)備產(chǎn)生的弱電磁干擾。不能僅僅因?yàn)橐粋€(gè)微弱的電磁信號(hào)就影響整個(gè)充電過(guò)程的實(shí)現(xiàn)。

5 ?結(jié)語(yǔ)

電動(dòng)汽車充電樁系統(tǒng)的智能化是一個(gè)復(fù)雜的工程，涉及多個(gè)方面的技術(shù)要求。在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，應(yīng)結(jié)合智能控制研發(fā)滿足系統(tǒng)綜合監(jiān)控需要，人機(jī)操作界面友善、易擴(kuò)展的系統(tǒng)，來(lái)推動(dòng)電動(dòng)汽車智能控制的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉朝暉. 電動(dòng)汽車智能充電樁的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J]. 電子技術(shù)與軟件工程， 2017（3）：248.

[2] 王旭，齊向東. 電動(dòng)汽車智能充電樁的設(shè)計(jì)與研究[J]. 機(jī)電工程， 2014（3）：27.

[3] 楊晶. 電動(dòng)汽車智能充電樁的設(shè)計(jì)[J]. 電子技術(shù)與軟件工程， 2019（6）：215.

[4] 嚴(yán)曉燕.在充電站應(yīng)用基于轉(zhuǎn)付的預(yù)付系統(tǒng)[J].電力信息化，2012，8（7）：10-13.

[5] 申超群，王曉侃，孫忠良.電動(dòng)汽車充電站智能監(jiān)控系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[J].華東電力，2011（6）：1000-1003.

[6] 嚴(yán)輝，李庚銀，趙磊. 電動(dòng)汽車充電站監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].Grid technology，2009（6）：15-19.

[7] 張昉.智能充電樁的設(shè)計(jì)要求及技術(shù)研究[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2018（7）：13-14.