電動汽車智能充電樁的設計與應用

國電南瑞科技股份有限公司 龔棟梁 耿 華 宗遠洋

電動汽車智能充電樁的設計與應用

國電南瑞科技股份有限公司 龔棟梁 耿 華 宗遠洋

對于大部分電動汽車來說，配電網是其中一個相對比較隨機的一種電力負荷機器，為能夠使用起來更加方便，我們在使用電動汽車過程中希望能夠在短時間內完成充電，在這種相對比較特殊的情況下，一定會影響到配電網的正常工作，充電設備是我們日常生活中不可缺少的行駛備具，作為常見的一種充電裝置，近幾年很多廠家開始重點關注智能充電樁的設計，雖然充電樁沒有得到普及，但是從目前發展形式看，充電樁的應用相對比較實用，是值得我們繼續關注的。

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在我國新能源快速發展過程中，電動汽車汽車在整個發展過程中一直處于一個相對比較重要的方向，電動汽車在技術建設發展中處于一個重要的環節，憑借多年電子技術的發展，電力系統已經具備了一定的先進技術，并且把V2G和儲能技術當做主要前提。這不僅能夠提供電動汽車電池的換電情況，還可以有效拓展電站的拓展，實現智能化措施的改善，有效改變電站功能的充電情況。對于電動汽車智能充電樁設計，我們需要設計如下所示內容。

1.電動汽車智能充電樁發展現狀

隨著社會的不斷發展，我們發現城市能源需求量不斷增長，環境問題越來越突出，很多汽車已經逐漸用電來代替油，這樣更具有高效特點，是值得大家提倡的方法。這樣一來電動汽車在社會發展中得到了顯著的提高，電動汽車充電用戶希望能夠實時了解充電樁的位置信息，以及充電的具體價格。經過對用電的管理，來降低用電費用，最終提高能源利用效率。為實現這一目的，我們必須要對充電樁進行電量檢測，并且實現控制，實現精細化智能化管理是目前電動汽車智能充電樁發展的趨勢。目前美國很多公司都發布了移動應用程序，電動車使用者在使用之前，輕觸屏幕，就可以快速尋找到附近的充電樁[1]，而且在找到充電樁之前還可以預先了解充電價格。在國內主要是把充電設施或者充電系統作為主要的充電樁，到2015年3月為止，我國電網公司已經建立600多座充電站及2萬多臺分散充電樁，并已形成一定規模的充電服務網絡。目前已有多家企業相繼提出了電動汽車智能充電的導航系統，智能充電樁設計，并建設電動汽車智能服務平臺，可是從目前國內形式上來看，迄今為止，還沒有智能充電服務的平臺出現。

2.充電樁的類型

一般來說充電樁主要是為了供給電動汽車所充電的一種裝置，對于經常使用電動車的朋友來說十分方便，充電樁目前可以分成交流充電樁和直流充電樁[2]，交流充電樁輸出依靠的是單相或者三相交流電通過車載充電機轉換成直流電給車載電池充電，一般功率比較小，分別有7kw，22kw，以及40kw等功率使用，充電速度較慢，因此經常會安裝在小區附近或者停車場的附近。

直流充電樁可以稱為非車載充電機，是指輸出直流電給車載電池進行充電，功率相對比較大，有60kw，120kw，200kw，甚至還有更高的，因此，在充電的過程中比較快，主要安裝在高速公路的路口，或者大型飛機場、火車站附近[3]。

3.充電樁硬件電路設計

3.1 控制器硬件整體

在整個充電樁系統設計中，控制系統是相對比較重要的一個環節，電池管理系統控制必須要經過C44Box進行處理[4]，該處理力氣的作用主要起到的是控制作用，在這個基礎作用下我們需要通過網絡通訊系統來實現信息相關統計及采集情況，具體如圖1所示：

圖1 電池管理系統控制原理

在該控制系統整個控制過程中，客戶可以自行控制，能夠快速實現卡內余額的查詢設計，并且方便賦予監控，同時在顯示屏上我們還能夠清楚的看到相應展現方式，例如充電量，以及充電時間上的需求。一般時間控制系統硬件主要包含了電源電路、電能輸出、以及單元處理等相關內容。其中有一部分是對充放電控制的電路[5]，電路包括信號調理電路以及信號采集電路。這部分電路的使用能夠控制好系統電源整體的輸出，確保系統的實用性，在電源電路傳輸的過程中，該系統需要把電壓轉換成電源電路，以及液晶現實接口電路、NoFlash電路設計。

3.2 NandFlash電路設計

在充電樁控制系統控制過程中，硬件部分必須要經過處理器的處理，那么我們需要把調度中心看做主要的操作步驟，所起動的程序需要在ROM中進行。另外，控制系統需要存放一些記錄，記錄必須在NandFlash中進行存放，例如，電壓、電流以及溫度傳感器，需要進一步進行數據存放，能夠快速實現人機交換[6]。

3.3 LCD接口設計

在這次設計過程中，我們所選擇的芯片是S3C44BOX作為主要的控制芯片，利用該芯片可以對液晶屏幕進行控制。通過LCD驅動器控制器，我們能夠找到接口時序，以及像素數，根據相關數據對總線寬度進行編程。LCD控制器的外部接口信號有以下幾種信號：VFRAME幀同步信號、VLINE線同步脈沖信號[7]、VCLK像時重信號以及AC信號。

3.4 交流充電樁控制導引電路設計

交流充電樁控制導引電流的作用如下所示：

3.4.1 在充電之前我們需要檢查接口處的鏈接是否連好。

3.4.2 我們需要做好電功率和充電連接裝置工作，保證登記的內容具有準確性。

3.4.3 充電的過程中需要做好監測管理工作。

在電動汽車和充電樁相互連接過程中，采用充電電纜是最好的連接方式，為實現相應原理。在充電之前，我們應該對充電樁進行有效控制，做好控制記錄和監測內容。在記錄后對電壓值進行判定，看是否符合工作要求，并且確認充電樁各個接口之間的鏈接，還需要通過PWM信號的判定來確定充電樁的最大值是多少，在充電前和充電過程中我們需要做好詳細的數值記錄，并且做好詳細的檢測與登記工作，確保整個充電過程安全進行。

3.5 電能輸出通斷控制設計

經過對上述的總結，我們初步了解到在檢測導引電路正電壓減半狀態兩秒鐘的時候，充電樁負荷開關的狀態決定了充電的具體情況，如果開始供電，在同一個電路中假如出現斷點，那么檢測中會有電壓改變，如果充電樁立刻關掉開開負荷的開關，充電過程中斷[8]。

4.結束語

經過上述的分析，我們不難發現，對交流充電樁分析過程中，我們分析的主要是原理圖，根據原理圖以及車載充電內容，需要結合控制器設計硬件研究。電動汽車充電樁系統工作相對復雜，程序設計相對繁瑣，這次研究只是初步探索，在研究中依然存在很多問題，技術實現和理論基礎也需要研究以及探討。

[1]張謙,韓維健,俞集輝,李春燕,史樂峰． 電動汽車充電站仿真模型及其對電網諧波影響[J]． 電工技術學報． 2012(02) ．

[2]王濤,張東華,賀智軼,梁曦．電動汽車充電樁的控制系統研究與設計[J]．湖北電力． 2011(01)．

[3]張允,陸佳政,李波．利用有源濾波功能的新型電動汽車交流充電樁[J]．高電壓技術． 2011(01)．

[4]齊文炎,霍明霞,楊延超．電動汽車交流充電樁淺析[J]． 農村電工． 2010(09)．