摘 要：現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展，使得電動(dòng)汽車行業(yè)獲得突飛猛進(jìn)的發(fā)展。智能充電樁是電動(dòng)汽車推廣的物質(zhì)保障，所以探究與分析電動(dòng)汽車智能充電樁相關(guān)技術(shù)和設(shè)計(jì)規(guī)則是十分有必要的。本文將基于當(dāng)前我國(guó)智能充電樁發(fā)展現(xiàn)狀，研究在智能充電樁中膜元件的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，并且闡述電工優(yōu)化的措施，旨在為實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車智能充電樁科學(xué)設(shè)計(jì)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：膜元件 智能充電樁 電工優(yōu)化 措施

Application of Membrane Element in Intelligent Charging Pile and Research on Electrical Optimization

Luo Wei

Abstract：The development of modern science and technology has enabled the electric vehicle industry to develop by leaps and bounds. Smart charging piles are the material guarantee for the promotion of electric vehicles， so it is very necessary to explore and analyze the related technologies and design rules of smart charging piles for electric vehicles. Based on the current development status of smart charging piles in my country， this paper will study the application advantages of membrane elements in smart charging piles， and explain the measures of electrical optimization， aiming to provide a reference for the scientific design of smart charging piles for electric vehicles.

Key words：membrane element， smart charging pile， electrical optimization， measures

隨著我國(guó)電動(dòng)汽車事業(yè)進(jìn)入新階段，國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車的數(shù)量越來(lái)越多。當(dāng)前高速公路的服務(wù)器均已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了智能充電樁覆蓋，能夠滿足基本的電動(dòng)車出行需求，在較短的時(shí)間內(nèi)完成充電。但是，智能充電樁由于處于外部自然環(huán)境下，經(jīng)常性的受到外界因素影響而降低使用質(zhì)量，需管理人員及時(shí)作出保養(yǎng)與維護(hù)，同時(shí)對(duì)電工進(jìn)行優(yōu)化，保證智能充電樁有效運(yùn)作。

1 膜元件在智能充電樁中的應(yīng)用

1.1 膜元件概述

膜元件是分離功能實(shí)現(xiàn)的核心，由分離膜組合構(gòu)成。若是將微濾膜膜片制作成百褶裙式筒，是不能對(duì)其進(jìn)行單獨(dú)使用的，這種形式的元件被稱作為百褶裙式微濾元件。倘若是在燒結(jié)聚乙烯支撐管上復(fù)合超濾膜，這種元件被稱作管式超濾元件，也不能單獨(dú)使用。將導(dǎo)流層夾入到兩張平板膜中，使其三邊通過(guò)密封而形成袋形，在特殊網(wǎng)格卷放置在膜袋上，將其纏繞在多孔濾液收集管上，形成卷式元件。若是使用膠粘劑將抗應(yīng)力器、納濾膜膜片、反滲透過(guò)濾膜進(jìn)行組裝，能夠分開(kāi)產(chǎn)水和進(jìn)水的納濾過(guò)程和反滲透過(guò)程的最小單元被稱作為膜元件[1]。

1.2 反滲透預(yù)處理

智能充電樁處于外界環(huán)境，降水和灰塵等多重影響使得設(shè)備使用出現(xiàn)故障，甚至影響使用壽命。若是采取膜元件實(shí)施處理，可以強(qiáng)化過(guò)濾大氣降水混合灰塵而形成的污水對(duì)智能充電樁的運(yùn)行影響，表現(xiàn)出良好的效率。在養(yǎng)護(hù)智能充電樁時(shí)使用膜元件，既具有簡(jiǎn)單的操作方法，又能夠占據(jù)較小的面積，確保智能充電樁不會(huì)被污水影響。

超濾系統(tǒng)可以被膜元件再生膜系統(tǒng)中準(zhǔn)反滲透系統(tǒng)取而代之，將其作為反滲透預(yù)處理工藝，由此可降低使用超濾系統(tǒng)所產(chǎn)生的高額成本支出，并且為降低污水影響，提升反滲透系統(tǒng)平均設(shè)計(jì)通量營(yíng)造良好的條件。利用膜元件開(kāi)展反滲透預(yù)處理，因?yàn)橄到y(tǒng)可以相對(duì)較好的將智能充電樁上的沉積、有機(jī)物、結(jié)垢等污染物質(zhì)濾除，可降低對(duì)充電樁的消極影響，并且減緩膜性能衰減速度，可以大幅度強(qiáng)化平均設(shè)計(jì)通量[2]。再生膜元件具有良好的性能，可以在預(yù)處理的時(shí)候降低外界滲水污染。

清洗智能充電樁時(shí)利用再生膜系統(tǒng)，可以為清洗工作提供穩(wěn)定且達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的水源，其經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)相對(duì)較為明顯，也能直接影響到其應(yīng)用的可行性。準(zhǔn)反滲透系統(tǒng)雖然在使用期間增加了能耗，但是作為反滲透預(yù)處理優(yōu)化水質(zhì)，省去高額投資，降低更換元件的費(fèi)用和反滲透系統(tǒng)模塊的投資費(fèi)用。在清洗智能充電樁的時(shí)候，膜元件的使用還能回收利用污水廢水，提高系統(tǒng)的水利用效率，降低污染廢水排放，形成良好的環(huán)境效益和社會(huì)效益。

2 智能充電樁電工優(yōu)化措施

2.1 智能充電樁電工優(yōu)化要求

2.1.1 可承受多種極端天氣考驗(yàn)

布置電動(dòng)車智能充電樁的位置相對(duì)靈活，室內(nèi)和室外都可以安裝。當(dāng)安裝在室外環(huán)境下，要保證智能充電樁快速適應(yīng)極端惡劣天氣的影響，必須在一年四季中的任何時(shí)候都可以正常使用[3]。所以，這就要求智能充電樁保持良好的封閉性，不能因?yàn)橥獠坑晁秩攵斐陕╇?，根?jù)實(shí)際情況適當(dāng)性的遮擋智能充電樁，此外還需要確保內(nèi)部擁有良好的通風(fēng)效果，將設(shè)備運(yùn)行期間所產(chǎn)生的熱量排放到周邊環(huán)境，避免損壞。

2.1.2 具備良好的抗電磁干擾能力

智能充電樁需具備良好的抗電磁干擾能力，在日常生活中經(jīng)常性的受到電磁影響，若是智能充電樁受到電磁影響將會(huì)出現(xiàn)運(yùn)行效率下降等問(wèn)題。所以，在布置智能充電樁的時(shí)候，要對(duì)周邊環(huán)境作出全面的勘察，降低周圍電磁對(duì)充電樁的干擾[5]。此外，在充電樁附近也不能布置具備電磁干擾性能的通信設(shè)備[4]。另外，電動(dòng)充電樁要具備一定的抗干擾能力，調(diào)高智能充電樁對(duì)周圍環(huán)境的適應(yīng)能力。

2.2 優(yōu)化電工的措施分析

2.2.1 設(shè)計(jì)智能充電樁硬件系統(tǒng)

智能充電樁在實(shí)現(xiàn)其功能的時(shí)候，需具備多個(gè)硬件系統(tǒng)，其中包含有觸目屏系統(tǒng)、通信模塊系統(tǒng)、電表系統(tǒng)、讀寫器系統(tǒng)、主控板系統(tǒng)等，其中主控板系統(tǒng)作為核心系統(tǒng)，有著不可取代的作用。通過(guò)主控板系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)充電過(guò)程控制的目的，同時(shí)還能夠?qū)⒊潆娗闆r通過(guò)通信渠道傳輸?shù)椒?wù)器。為確保智能充電樁有序運(yùn)轉(zhuǎn)，在電工優(yōu)化時(shí)要?jiǎng)討B(tài)性的監(jiān)督與控制智能充電樁，將具備監(jiān)督與控制功能的硬件系統(tǒng)安裝在智能充電樁中，對(duì)智能充電樁的電池狀態(tài)信息、連接狀態(tài)信息、電流信息和電壓信息等各項(xiàng)詳細(xì)參數(shù)作出監(jiān)測(cè)。倘若是存在問(wèn)題，要利用監(jiān)督與控制系統(tǒng)及時(shí)進(jìn)行斷電處理，保證智能充電樁、人員以及電動(dòng)汽車的安全性，避免出現(xiàn)嚴(yán)重事故。

2.2.2 設(shè)計(jì)智能充電樁軟件系統(tǒng)

智能充電樁系統(tǒng)用電系統(tǒng)較多，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，若是電動(dòng)車因?yàn)槿鄙匐娏慷酱潆姡藭r(shí)駕駛員需將IC卡插入，或者是通過(guò)其他支付方式完成資金支付，方可使智能充電樁進(jìn)入到充電模式。智能充電樁主控系統(tǒng)可有效保證充電過(guò)程有序開(kāi)展，倘若是充電系統(tǒng)在運(yùn)行中出現(xiàn)用電問(wèn)題，將會(huì)中止充電操作，同時(shí)會(huì)向服務(wù)器報(bào)警。若智能充電樁正常充電，此時(shí)可以在設(shè)備上顯示正常操作的指示燈。

采取模塊化設(shè)計(jì)的方法設(shè)計(jì)智能充電樁，這是當(dāng)前智能充電樁設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)，也是用電設(shè)計(jì)的新挑戰(zhàn)，通過(guò)這種模塊化設(shè)計(jì)思路，可以高效運(yùn)轉(zhuǎn)智能充電樁，并且使其表現(xiàn)出良好的延展性。功能模塊可劃分成為后臺(tái)通信模塊、讀卡器模塊、遠(yuǎn)程通信模塊、人機(jī)交互模塊、主控模塊、打印模塊、計(jì)量計(jì)費(fèi)模塊等。當(dāng)啟動(dòng)軟件的時(shí)候，主控程序?qū)?huì)基于系統(tǒng)配置的文件完成各種程序配置，同時(shí)基于配置信息加載完成各通信模塊，此時(shí)電力系統(tǒng)需優(yōu)化線路，確保不能在信息配置期間發(fā)生故障而降低模塊運(yùn)轉(zhuǎn)能力和效率。主控程序通過(guò)所有模塊的通信處理及時(shí)收集與展示信息、控制充電流程、完成計(jì)量計(jì)費(fèi)等基礎(chǔ)性功能。主控程序要具備良好的后臺(tái)通信能力，將充電過(guò)程中所獲得的充電記錄信息和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息及時(shí)傳輸?shù)胶笈_(tái)操作系統(tǒng)[6]。

在設(shè)計(jì)人機(jī)交互模塊的時(shí)候，需盡可能的將顯示界面的內(nèi)容充盈起來(lái)，有歡迎界面、設(shè)定充電參數(shù)界面、確認(rèn)連接界面、充電界面、啟動(dòng)充電界面和停止充電界面，計(jì)費(fèi)界面等等。設(shè)計(jì)安全模塊的時(shí)候，需綜合使用解密模塊、密鑰管理系統(tǒng)、讀卡器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)。利用硬件加密技術(shù)設(shè)計(jì)安全存取模塊讀卡器，加密處理智能充電樁數(shù)據(jù)和用戶信息交互時(shí)的臨時(shí)變量，加密處理傳遞過(guò)程中的電路，確保智能充電樁和用戶信息之間的數(shù)據(jù)交互不會(huì)被外界竊取。密鑰管理系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能是為智能充電樁持續(xù)提供各種加密算法和密鑰生成機(jī)制，同時(shí)將生成的密鑰存儲(chǔ)在智能卡中。數(shù)據(jù)信息加密處理模塊需要按照事先的約定將用戶數(shù)據(jù)以加密的方式進(jìn)行加密處理，將數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)在用戶卡的用戶數(shù)據(jù)區(qū)域內(nèi)。利用數(shù)據(jù)信息解密模塊將獲得的用戶卡信息還原處理，得到原始數(shù)據(jù)信息，完成識(shí)別用戶和計(jì)費(fèi)、扣費(fèi)操作[7]。

2.3 設(shè)計(jì)電磁與環(huán)境兼容單元

智能充電樁大多數(shù)安裝在戶外，所以智能充電樁的工作環(huán)境相對(duì)惡劣。智能充電樁不僅要很好的適應(yīng)周圍環(huán)境，還必須要具備抗電磁干擾能力，能夠抵抗正常的電磁干擾，規(guī)避電磁波動(dòng)產(chǎn)生的充電影響。盡量不讓智能充電樁完全暴露在露天環(huán)境下，避免雨水進(jìn)入充電樁而產(chǎn)生的短路問(wèn)題。及時(shí)將智能充電樁內(nèi)部的熱量散發(fā)出來(lái)，避免熱量聚集而造成設(shè)備被燒毀現(xiàn)象。

3 結(jié)語(yǔ)

電動(dòng)汽車呈現(xiàn)出快速發(fā)展的趨勢(shì)，設(shè)計(jì)與建設(shè)電動(dòng)汽車智能充電樁是推動(dòng)電動(dòng)汽車快速發(fā)展的重要措施。本文闡述了在智能充電樁在應(yīng)用中膜元件的應(yīng)用意義，了解膜元件為實(shí)現(xiàn)智能充電樁運(yùn)行效率，減少資金支出的作用?？偨Y(jié)智能充電樁用電期間的硬件設(shè)備和軟件所發(fā)揮的功能，為推動(dòng)智能充電樁技術(shù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車行業(yè)發(fā)展提供技術(shù)支持。

基金資助：2020年福建省中青年教師教育科研項(xiàng)目立項(xiàng)課題《電動(dòng)車智能充電樁的技術(shù)優(yōu)化研究》（課題編號(hào)JAT201199，主持人：羅偉）的部分研究成果。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳浩.一種充電樁的內(nèi)部元件集成結(jié)構(gòu)，CN208993504U[P]. 2019.

[2]陳健，劉華，錢立文. 一種用于電動(dòng)汽車充電樁直流濾波的薄膜電容器：，CN208608064U[P]. 2019.

[3]黃令忠. 交流充電樁的電磁兼容試驗(yàn)中的問(wèn)題與對(duì)策[J]. 電工技術(shù)，2019（06）：86-87.

[4]復(fù)合型電力濾波器在電動(dòng)車充電站中的應(yīng)用研究[J]. 電工技術(shù)，2019（16）：132-135.

[5]張建國(guó). 基于預(yù)裝式變電站的公交充電站供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化[J]. 現(xiàn)代建筑電氣，2020（02）：37-41.

[6]王麗麗，劉昕. 電動(dòng)網(wǎng)約車充電站布局優(yōu)化研究[J]. 計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2019（14）：91-92.

[7]姚瀟毅. 一種優(yōu)化充電控制信息的傳輸方法及系統(tǒng)：，CN110213745A[P]. 2019.