張瑾

（深圳市建筑科學(xué)研究院股份有限公司 廣東深圳 518049）

隨著當(dāng)代社會的飛速發(fā)展，人們傳統(tǒng)的消費意識和生活方式逐步改變，在日常生活和工作過程中，環(huán)保意識進一步增強。近年來，隨著我國傳統(tǒng)燃油汽車數(shù)量的進一步增大，國家整體不可再生資源被大量消耗，汽車尾氣伴隨著燃油汽車數(shù)量的增多而不斷增加，導(dǎo)致我國環(huán)境污染問題進一步嚴(yán)重。為了最大限度地解決環(huán)境污染問題和我國較為緊張的能源儲備問題，需要全面控制傳統(tǒng)模式下的燃油汽車的數(shù)量，同時發(fā)展新能源汽車，才能有效擺脫對傳統(tǒng)不可再生資源的過度依賴，為環(huán)境保護做出努力。在此條件下，對新能源汽車的研究進一步增多，新能源汽車智能充電樁成為新能源汽車市場化和規(guī)?；l(fā)展過程中必不可少的重要內(nèi)容，對新能源汽車智能充電樁的探討和研究也就具備重要理論意義與現(xiàn)實價值［1］。

1 新能源汽車智能充電樁發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)新能源汽車在市場上占有了一定份額并獲得了不少客戶的青睞后，新能源汽車產(chǎn)業(yè)隨之得到了一定的發(fā)展。但與此同時，新能源汽車用戶也面臨著智能充電樁的難題，在日常使用新能源汽車的過程中，使用者很希望能夠及時地了解周邊智能充電樁的具體位置?；诖?，對新能源汽車智能充電樁電量的實時控制和檢測掌握也就顯得尤為重要，能夠為新能源汽車使用客戶提供詳細(xì)的充電樁的電量檢測報告，并進一步通過相關(guān)控制手段推動智能化管理和精細(xì)化管理，這也是近年來新能源汽車智能充電樁的基本發(fā)展趨勢和方向。當(dāng)前階段，電子信息技術(shù)飛速發(fā)展，在一定程度上促進了新能源汽車電樁儲能技術(shù)水平的不斷提高和儲能措施的進一步完善，不僅可以使新能源汽車的電池更換頻率得到一定的降低，也可以使新能源汽車的電池更換方式更加方便，拓展了新能源汽車的使用方式，也隨之促進了新能源汽車智能電樁和電站的發(fā)展，為后續(xù)新能源汽車智能化技術(shù)的優(yōu)化、智慧電樁技術(shù)的進步，甚至是電站功能的充分滿足和優(yōu)化提供強有力的技術(shù)支撐［2］。

2 新能源汽車智能充電樁關(guān)鍵技術(shù)

2.1 硬件系統(tǒng)設(shè)計

在新能源汽車智能充電樁的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，要想做好智能充電樁的優(yōu)化設(shè)計，必須完善其基礎(chǔ)設(shè)施配件框架結(jié)構(gòu)，包括完善其中央主控板、讀卡器、打印機、監(jiān)控裝置，甚至是GPRS通信模塊等硬件結(jié)構(gòu)的參數(shù)設(shè)置。圖1即為新能源汽車智能充電樁的整體框架結(jié)構(gòu)圖，在中央控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)計上，加強對充電裝置的啟動、運行，甚至是及時停止等功能的優(yōu)化設(shè)計，充分發(fā)揮智能充電樁充電系統(tǒng)主模塊和監(jiān)控模塊全過程監(jiān)管的作用，便于借助多種通信方式及時、高效地收集充電樁運行過程中產(chǎn)生的各類型數(shù)據(jù)，并將其傳輸?shù)胶笈_進行處理和分析［3］。例如，可采取控制能力優(yōu)秀、接口兼容性更強、資源更加豐富和處理速度更加強大的優(yōu)質(zhì)微處理器優(yōu)化主控系統(tǒng)的功能設(shè)計，加強主控系統(tǒng)、上位機及與控制器之間的連接，以確保整個新能源汽車智能充電樁控制系統(tǒng)的平穩(wěn)運行和電池管理系統(tǒng)性能的實現(xiàn)，使智能充電樁用戶的自動操作及余額自動查詢等諸多功能得以實現(xiàn)，并可根據(jù)新能源使用汽車使用者的客戶等級，設(shè)置相應(yīng)的監(jiān)管權(quán)限，提高整個智能充電樁操作的安全性和便捷性。

圖1 新能源汽車智能充電樁的整體框架結(jié)構(gòu)圖

2.2 軟件系統(tǒng)設(shè)計

新能源汽車智能充電樁軟件系統(tǒng)設(shè)計主要是確保智能充電樁不同模塊之間的高效結(jié)合，實現(xiàn)不同模塊功能之間的相互聯(lián)系、相互作用和相互支撐，各模塊之間的效能能夠相互協(xié)調(diào)配合，以保證智能充電樁順利完成充電工作，整個軟件系統(tǒng)的功能框架圖如圖2所示。在優(yōu)化設(shè)計智能充電樁主控系統(tǒng)時，必須連接好智能充電樁主機服務(wù)器、云端服務(wù)器甚至是儲存服務(wù)器等基本軟件元件，結(jié)合新能源汽車車型規(guī)格、用戶使用目的和用戶消費需求等，設(shè)計更加便捷且更加科學(xué)的智能充電樁。當(dāng)新能源汽車使用者選定服務(wù)模式后，中央控制模塊能快速啟動信息傳遞功能，將不同單元子模塊可能需要的數(shù)據(jù)傳遞到信息處理部分，使子單元模塊能按照既定操作命令實現(xiàn)數(shù)字化充電過程。同時，智能充電樁在提供電能供應(yīng)的日常工作過程中，也可采取邊運行邊收集資料的模式，采集用戶充電量、使用頻率、消費金額等數(shù)據(jù)，達到充電樁智慧控制和數(shù)據(jù)管轄的目的［4］。

圖2 軟件系統(tǒng)功能框架圖

在設(shè)計新能源汽車智能充電樁軟件系統(tǒng)安全管理模塊的過程中，應(yīng)從保障新能源汽車使用客戶數(shù)據(jù)安全性和私密性入手，不斷優(yōu)化安全保密模塊管理模塊、數(shù)據(jù)加固模塊等，建立相應(yīng)的ms系統(tǒng)并設(shè)定相應(yīng)的dl模塊，實現(xiàn)對新能源汽車客戶數(shù)據(jù)的定義和監(jiān)管操作。應(yīng)利用數(shù)據(jù)加密軟件或信息加密技術(shù)，設(shè)計出科學(xué)且精度較高的密鑰管理體系，完善數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)安全設(shè)置。另外，應(yīng)將新能源汽車數(shù)據(jù)與管理信息系統(tǒng)等相結(jié)合，使新能源汽車使用者在刷卡操作時產(chǎn)生數(shù)據(jù)交互和集成，確保整個新能源汽車充電系統(tǒng)對客戶數(shù)據(jù)個人信息及消費信息的自動加密和識別，防止商業(yè)秘密泄露，保障新能源汽車用戶信息安全。

在新能源汽車人機交互系統(tǒng)的設(shè)計上，應(yīng)加強對智能充電樁界面系統(tǒng)的內(nèi)容設(shè)計，設(shè)置歡迎界面、充電界面和付款界面、應(yīng)用界面等，設(shè)計出和中央主控系統(tǒng)交互管理的優(yōu)勢界面，并借助計算機網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的輸入輸出功能和多點觸發(fā)功能，模擬智能充電樁客戶和計算機網(wǎng)絡(luò)體系數(shù)據(jù)庫的對話，使新能源使用者能在智能充電樁的操作下絲滑點擊和放大界面，并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息［5］。此外，在系統(tǒng)軟件架構(gòu)設(shè)計上，應(yīng)進一步優(yōu)化流程設(shè)計和編碼設(shè)計，強化充電模式選擇、充電過程控制、計費過程甚至是連接過程等操作，提升操作準(zhǔn)確性。

2.3 環(huán)境兼容系統(tǒng)的設(shè)計

新能源汽車智能充電樁環(huán)境兼容系統(tǒng)的設(shè)計，能夠在高度緊扣綠色環(huán)保和安全等諸多設(shè)計理念的情況下，不斷優(yōu)化新能源汽車與環(huán)境的兼容，從而降低新能源汽車對能源資源的消耗，減少新能源汽車對周邊環(huán)境的污染，從而使其更具備環(huán)境友好型特質(zhì)。在此過程中，應(yīng)綜合考慮新能源汽車充電過程的相關(guān)影響因素和新能源汽車的用戶使用需求，在明晰智能充電樁基本設(shè)計原理和客戶需求的基礎(chǔ)上，利用云計算技術(shù)支撐智能充電樁的數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)據(jù)消費模型和客戶關(guān)系模型，分析智能充電樁與客戶之間的數(shù)據(jù)信息特點，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫兼容的功能，對智能充電樁進行更加精確和科學(xué)的控制［6］。

由于智能充電樁往往設(shè)置于室外，因此，必須充分考慮充電站高溫、暴曬、暴雨、暴雪、冰凍等諸多自然環(huán)境因素給智能充電樁帶來的不良影響，也就是說，充電樁的安裝設(shè)計必須充分考慮周邊環(huán)境、水文條件和氣候條件等因素，避免周邊自然環(huán)境給智能充電樁帶來性能上的損傷。

為了避免智能充電樁遭受電磁干擾，電站的選址應(yīng)選擇工業(yè)級別低的位置，避免低溫度甚至是充電樁所處空間環(huán)境對整個充電過程的負(fù)面影響。此外，在充電樁的電器結(jié)構(gòu)設(shè)計上，必須加入防雷裝置，采取壓敏電阻的靜電結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化充電系統(tǒng)電路，通過磁環(huán)、磁柱等加強對智能充電樁數(shù)據(jù)傳輸通信線路的靜電保護，避免受到電磁效應(yīng)干擾而影響消費者體驗。

3 新能源汽車智能充電樁的應(yīng)用

截至2020年4月，全國范圍內(nèi)建成的新能源汽車充電場所共計1.16萬座，建成充電樁9.5萬個，其中，在高速路口等重要干線的新能源汽車快充站2022座，充電樁8270個，形成了橫豎相交、縱橫交錯、內(nèi)外相連的涵蓋絕大多數(shù)高速公路的快速充電網(wǎng)絡(luò)，覆蓋了全國4.9 萬km 的高速公路，囊括了我國19 個省的171 個城市，對我國提升新能源汽車長距離運輸能力有著難以估量的價值，也直接打消了新能源汽車用戶對續(xù)航時間短的顧慮，擴大了該產(chǎn)業(yè)的市場占有份額。截至2020年，國家電網(wǎng)中車聯(lián)網(wǎng)平臺累計接入的充電樁高達45.7萬個，覆蓋了我國整個公共充電樁85%以上，有效實現(xiàn)了新能源汽車智能充電樁和物聯(lián)網(wǎng)等設(shè)備的快速發(fā)展與契合?？偠灾?，隨著國家環(huán)境保護政策措施的實施，在國家電網(wǎng)和新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)強強聯(lián)合的大環(huán)境背景下，新能源汽車消費市場與工業(yè)3.0、智能制造及萬物互聯(lián)等緊密聯(lián)系，盡全力為建設(shè)新能源汽車智慧平臺打下了扎實的基礎(chǔ)，充分發(fā)揮了不同層級、不同主體的積極作用，在新能源汽車萬物互聯(lián)背景下為整合優(yōu)質(zhì)資源、拓寬合作廣度與增加合作深度做出了貢獻，為我國進一步擴大新能源汽車市場規(guī)模打下了基礎(chǔ)，也為新能源汽車智能充電樁的使用書寫了全新篇章。

4 結(jié)語

在新能源汽車取代傳統(tǒng)模式下的燃油汽車的整個社會發(fā)展過程中，新能源汽車智能充電樁技術(shù)是新能源汽車市場化、規(guī)?；涂焖倨占暗闹匾A(chǔ)，要想發(fā)展新能源汽車，就必須控制傳統(tǒng)燃油汽車的數(shù)量，扭轉(zhuǎn)我國能源緊張和環(huán)境惡化的不良局面，減少汽車尾氣污染和石油能源等的消耗，也就應(yīng)不斷完善和優(yōu)化新能源汽車應(yīng)用過程中的智能電樁設(shè)計，在新能源汽車應(yīng)用過程中全面考慮環(huán)境因素、硬件設(shè)計因素、軟件架構(gòu)因素甚至是兼容系統(tǒng)等諸多因素對整個新能源汽車充電樁的影響，為更好地利用新能源汽車智能充電樁打下更扎實的基礎(chǔ)。