沈琳华

摘 要：对于大部分电动汽车来说，配电网是其中一个相对比较随机的一种电力负荷机器，为能够使用起来更加方便，我们在使用电动汽车过程中希望能够在短时间内完成充电。近几年很多厂家开始重点关注智能充电桩的设计，虽然充电桩没有得到普及，但是从目前发展形式看，充电桩的应用相对比较实用，是值得我们继续关注的。

关键词：电动汽车智能；充电桩的设计；设计与应用

引言：

随着我国电动汽车事业的发展，国家已经将发展电动汽车作为进入国际市场的重要途径。国内电动汽车越来越多，对于电动汽车所需的充电桩的需求也在不断增加，目前在高速公路的服务区都实现了电动汽车充电桩的覆盖。满足电动汽车出行的充电要求，在很短的时间内就可以将电充满，基本与汽油车的功能相同。然而，电动汽车的充电桩设计还处于初级阶段，还需要进行深入的研究、创新设计，加强电动汽车智能充电桩的环境适应性，确保各个智能充电桩能够稳定供电，提高电动汽车的充电效率，为国内电动汽车的发展铺平道路。

1、电动汽车智能充电桩发展现状

随着社会的不断发展城市能源需求量不断增长，环境问题越来越突出，很多汽车已经逐渐用电来代替油，这样更具有高效特点，是值得大家提倡的方法。这样一来电动汽车在社会发展中得到了显著的提高，电动汽车充电用户希望能够实时了解充电桩的位置信息，以及充电的具体价格。经过对用电的管理，来降低用电费用，最终提高能源利用效率。为达到这一目的，我们必须要对充电桩进行电量检测，并且实现控制，实现精细化智能化管理是目前电动汽车智能充电桩发展的趋势。目前美国很多公司都发布了移动应用程序，电动车使用者在使用之前，轻触屏幕，就可以快速寻找到附近的充电桩，而且在找到充电桩之前还可以预先了解充电价格。目前已有多家企业相继提出了电动汽车智能充电的导航系统，智能充电桩设计，并建设电动汽车智能服务平台，可是从目前形式上来看，还缺少智能充电服务的平台。

2、电动汽车智能充电的研究

2.1电动汽车智能充电装置

电动汽车在充电过程中，其核心在于充电装置，充电装置大置可分为两类，分别是车载充电装置与非车载充电装置。车载充电装置易于携带、结构简单，但该类充电装置只重视如何将电充进锂电池当中，而在电网影响、温度监控以及电池特性等方面则没有进行全面的考虑，这也使其在充电速度上较慢，并且极易给电网造成污染和危害。非车载充电装置则属于一种地面充电桩，这种充电装置的功率往往较大，在充电速度上也比较快，不过现阶段在许多城市中还尚未得到应用，并且该类充电装置的续航能力较差，在充电上也较为不便，这也使其仍旧需要很长一段时间的发展与完善。

2.2电动汽车智能充电的要求

（1）充电系统的安全性必须要有保障，在充电过程中确保其不会对电网及周边人或物造成危害；

（2）智能充电系统应具备快速充电的特点，以此提高电动汽车的续航能力；

（3）智能充电系统应具备实时监测与保护功能，其能够对电动汽车中的电池电量、安全状态等数据进行实时的采集与监控，并避免在充电过程中因过流或过压等原因而造成充电系统损坏；

（4）智能充电系统应便于携带，以利于电动汽车能够随时随地的进行充电，提高电动汽车充电的便捷性。

3、智能充电桩的设计研究

3.1硬件系统设计

电动汽车智能充电桩的硬件系统非常多，主要包括：主控板、读写器、电表、通信模块和触摸屏等，其中主控板相当于智能充电桩的心脏，主控板控制着整个充电过程，还可以通过一定的通信渠道将充电情况报送给服务器。为了确保电动汽车充电桩能够正常运转，管理部门需要对充电桩进行实时监控，因此在硬件系统中还设置了监控功能，它能够实时监测充电桩的各项参数，包括电压、电流、连接状态和电池状态等信息，如果发现问题，通过监控系统能够立即执行断电操作，从而保护电动汽车、人员和充电桩的安全，避免发生更严重的事故。

3.2软件系统设计

3.2.1系统工作流程

电动汽车智能充电桩的系统工作流程是：如果电动汽车由于缺电需要进行充电，需要将IC卡刷卡或通过其他支付方式，进入充电模式。电动汽车充电桩的主控系统保证了充电过程，当充电系统出现问题时，就无法进行充电操作，同时也会向服务器进行报警。另外，充电是否能够正常进行，可以在正常充电或设备故障的指示灯上显示状态。

3.2.2功能模块设计

电动汽车智能充电桩的设计使用了模块化设计，这是一种比较先进的设计思路，它能够使得智能充电桩非常高效地运转，而且具有非常好的延展性，对电动汽车智能充电桩的发展具有重要意义。电动汽车智能充电桩的功能模块可以分为主控模块、人机交互、读卡器模块、计量计费模块、打印模块、后台通信模块、远程通信模块等等。当软件系统启动时，主控程序要根据系统配置文件进行程序配置，并根据配置信息完成各通信模块的加载。主控程序通过各模块通信要能够实现信息采集与展示、实时数据采集与展示、充电流程控制、计量计费功能等基本功能，同时该主控程还应当具备后台通信能力，能够把充电过程中的实时数据、充电记录等信息上送到后台操作系统。

在人机交互模块设计时，界面显示单元显示的内容应当非常丰富，其中主要界面有欢迎界面、连接确认界面、充电参数设定界面、启动充电界面、充电界面、停止充电界面、结账界面和打印界面等内容。安全模块是由带安全存取模块的读卡器、密钥管理系统、数据加密和解密模块组成。带安全存取模块的读卡器采用硬件加密技术，对用户信息与充电桩数据交互过程中所使用的临时变量进行加密处理，并对传递过程进行线路加密，保证了用户信息与充电桩进行数据交互的过程中，信息不会被外界窃取。密钥管理系統的主要功能是提供各种密钥的生成机制和加密算法，并将生成的密钥存储在具有密钥导出功能的智能卡中。数据加密模块把用户数据按照事先约定的加密方式进行加密，并存储在用户卡的用户数据区域。解密模块用于将读取用户卡的信息还原为原始数据并进行相关的用户识别、扣费等操作。

3.3环境及电磁兼容设计

电动汽车智能充电桩一般都是在户外布置，因此智能充电桩要能够在各种恶劣的气候条件下正常工作。另外，电动汽车智能充电桩也要具备抗电磁干扰的能力，至少能够抵抗正常的电子通信设备产生的电磁干扰，而不至于由于一个微弱的电磁信号就导致无法充电。电动汽车智能充电桩要进行必要的覆盖，尽量不要完全裸露在露天的环境下，不能让雨水进入充电桩中，造成充电桩短路或损坏；电动汽车智能充电桩要能够将内部热量及时散出，避免由于热量集聚而烧毁设备；电动汽车智能充电桩要采用不锈钢材料，必要时采用烤漆工艺，确保充电桩在各个环境下不能被腐蚀，确保达到设计使用寿命；同时，应当设置防雷设备，使用压敏电阻、瞬变抑制二极管等设备，确保智能充电桩的正常使用。

4、结论

电动汽车智能充电桩的设计与建设是实现国家电动汽车飞跃式发展的重要环节。随着国内电动汽车智能充电桩的不断建设，充电桩的设计单位已经积累了非常丰富的设计经验，甚至已经走在了国际设计水平的前列。但是我们应当看到发展和完善充电桩的设计还有很长的路要走，必须进一步加强对智能充电桩的研究和创新工作，加快智能充电桩技术的进步，为国内电动汽车事业的快速发展提供技术条件。

参考文献：

[1]王海群，彭川.电动汽车充电桩控制系统的设计[J].微型机与应用，2017

[2]杨晨.电动汽车非接触式充电系统设计[J].工业设计，2017