宋兵兵
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801
摘要：目前，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的各個(gè)領(lǐng)域都取得了突破性的發(fā)展，尤其是在電動(dòng)汽車(chē)充電樁的設(shè)計(jì)方法，新型的電動(dòng)汽車(chē)充電樁設(shè)計(jì)已經(jīng)廣泛的受到了人民群眾的青睞與認(rèn)可，而這種發(fā)展前景也是非�？捎^的，從而使越來(lái)越多的人更加重視該行業(yè)的發(fā)展。但是無(wú)論哪一行業(yè)的發(fā)展，都有利有弊，在電動(dòng)汽車(chē)充電樁設(shè)計(jì)與應(yīng)用方面仍然存在一些不足與問(wèn)題，因此，本文主要就電動(dòng)汽車(chē)充電樁設(shè)計(jì)與應(yīng)用進(jìn)行分析，希望能夠進(jìn)一步促進(jìn)該行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。
關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車(chē)；充電樁；設(shè)計(jì)；應(yīng)用
前言
目前，因?yàn)槲覈?guó)各個(gè)領(lǐng)域的快速發(fā)展，導(dǎo)致對(duì)能源的消耗也越來(lái)越嚴(yán)重，從而增加了能源的消耗量，促使整個(gè)世界都在面臨比較大的能源危機(jī)，同時(shí)，全球的石油資源存儲(chǔ)量也在不斷的下降，空氣污染、環(huán)境污染、全球變暖等情況也日益惡化，越來(lái)越多的國(guó)家開(kāi)始重視汽車(chē)行業(yè)節(jié)能減排的相關(guān)工作，也將其作為汽車(chē)行業(yè)的主要發(fā)展方向。電動(dòng)汽車(chē)作為汽車(chē)行業(yè)中的主要產(chǎn)品之一，其自身就具有比較強(qiáng)的環(huán)保功能，其所使用的電池也為環(huán)保電池，從而更好的滿足了節(jié)能減排的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與原則，所以，應(yīng)該進(jìn)一步對(duì)其充電樁的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，將這種充電方式作為電動(dòng)汽車(chē)未來(lái)發(fā)展的主要模式。
一、電動(dòng)汽車(chē)充電樁的發(fā)展現(xiàn)狀
近些年來(lái)，在我國(guó)內(nèi)的電網(wǎng)公司中，已經(jīng)陸陸續(xù)續(xù)建立了600余座充電站，同時(shí)也建立了20000余臺(tái)分散的充電樁，這也就標(biāo)志著，電動(dòng)汽車(chē)充電樁的發(fā)展已經(jīng)具有了一定的規(guī)模。就目前的發(fā)展情況來(lái)說(shuō)，因?yàn)橹悄芑瘯r(shí)代的到來(lái)，越來(lái)越多的汽車(chē)企業(yè)提出了智能充電的電動(dòng)汽車(chē)充電樁設(shè)計(jì)，同時(shí)也能夠設(shè)計(jì)與其匹配的智能服務(wù)云平臺(tái)，但是這種建設(shè)模式還不成熟，仍然需要進(jìn)行深入的研究。
二、電動(dòng)汽車(chē)充電樁的設(shè)計(jì)形式
1、電動(dòng)汽車(chē)交流充電樁
在建設(shè)交流充電樁時(shí)，應(yīng)該采用390V和220V的交流電壓，并且這兩種電壓的獲得也非常容易，在其進(jìn)行地面充電樁時(shí)，能夠?qū)Νh(huán)衛(wèi)清潔車(chē)、家用電動(dòng)汽車(chē)等小型的電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行充電，其主要的優(yōu)勢(shì)就是能夠在車(chē)輛不在被使用時(shí)進(jìn)行充電。
2、電動(dòng)汽車(chē)直流充電樁
在一些大型的電動(dòng)汽車(chē)或者電動(dòng)公交車(chē)等場(chǎng)合，可以建設(shè)電動(dòng)汽車(chē)直流充電樁，從而可以對(duì)經(jīng)過(guò)的車(chē)輛進(jìn)行快速充電。直流充電樁的功率要比交流充電樁的功率大，這樣一來(lái)就會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生一定的沖擊性，所以在建設(shè)直流充電樁時(shí)，應(yīng)該著重建立對(duì)電網(wǎng)的保護(hù)措施。
三、電動(dòng)汽車(chē)充電樁的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
1、硬件設(shè)計(jì)
在充電樁的設(shè)計(jì)過(guò)程中，硬件的設(shè)計(jì)屬于一個(gè)核心設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，所以，在過(guò)程中，應(yīng)該使用C44Box對(duì)充電樁內(nèi)的電池管理系統(tǒng)進(jìn)行有效的控制，而這個(gè)處理器的作用就是能夠有效的進(jìn)行控制，而后在利用整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信對(duì)信息進(jìn)行準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)和采集。
在本次所涉及到的控制系統(tǒng)中，應(yīng)該確�？蛻裟軌蚩刂葡到y(tǒng)，同時(shí)也能夠通過(guò)系統(tǒng)查詢到充電卡內(nèi)的余額，并且及時(shí)的顯示到屏幕中，從而能夠清晰的顯示出充電所需要的時(shí)間和目前電池的電量。同時(shí)，時(shí)間控制系統(tǒng)主要由單元處理器、電能輸出以及電源電路等若干各硬件組成，并且，在這其中需要利用一個(gè)電路對(duì)放電進(jìn)行控制，其由信號(hào)調(diào)理電路和采集電路所組成，該電路的主要作用就是能夠控制系統(tǒng)內(nèi)電源的整體輸出，從而保證系統(tǒng)的運(yùn)行。
2、NandFlash電路設(shè)計(jì)
在控制充電樁控制系統(tǒng)時(shí)，需要通過(guò)處理器對(duì)硬件部分進(jìn)行有效的處理和控制，在這其中調(diào)度工作屬于非常重要的操作步驟之一，其啟動(dòng)的程序需要在ROM內(nèi)進(jìn)行，同時(shí)，在完成操作后，也會(huì)準(zhǔn)確的將一些記錄記錄在控制系統(tǒng)內(nèi)，并且將其儲(chǔ)存在NandFlash中，比如，電壓、電流和傳感器等數(shù)據(jù)等，通過(guò)數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存和記錄，能夠進(jìn)一步提升人機(jī)交換的速度。
3、LCD接口的設(shè)計(jì)
在設(shè)計(jì)LCD接口時(shí)，可以利用S3C44BOX芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)，將其作為控制芯片，在S3C44BOX的控制下，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)屏幕的控制，利用LCD驅(qū)動(dòng)控制器，能夠準(zhǔn)確的找到LCD接口的像素?cái)?shù)據(jù)和時(shí)序，在利用相關(guān)數(shù)據(jù)編寫(xiě)總線寬度程序，對(duì)于LCD接口中的信號(hào)來(lái)說(shuō)，其中主要包括VCLK像時(shí)重信號(hào)、VFRAME同步信號(hào)、AV信號(hào)以及VLINE同步脈沖信號(hào)。
4、導(dǎo)引電路的設(shè)計(jì)
對(duì)于導(dǎo)引電路來(lái)說(shuō)，其主要的作用就是能夠在充電前對(duì)接口進(jìn)行各方面的檢查，所以，在連接充電裝置和電功率等工作時(shí)，應(yīng)該要確保信息的準(zhǔn)確性，同時(shí)也要做好充電時(shí)的監(jiān)管工作。當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)和充電樁之間進(jìn)行連接時(shí)，應(yīng)該通過(guò)充電電纜進(jìn)行連接，為了能夠?qū)崿F(xiàn)這一目的與原理，應(yīng)該在充電前，對(duì)充電樁進(jìn)行控制，并且詳細(xì)的記錄好控制和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，在完成記錄后，對(duì)電壓值是否符合要求進(jìn)行判斷，同時(shí)，應(yīng)該確認(rèn)好接口之間的連接，這樣一來(lái)就能夠確保整個(gè)過(guò)程的安穩(wěn)性。
四、安科瑞充電樁運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)
1、系統(tǒng)架構(gòu)
安科瑞Acrelcloud-充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)系統(tǒng)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)接入系統(tǒng)的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時(shí)對(duì)各類故障如充電機(jī)過(guò)溫保護(hù)、充電機(jī)輸入輸出過(guò)壓、欠壓、絕緣檢測(cè)故障等一系列故障進(jìn)行預(yù)警；用戶通過(guò)微信小程序掃描二維碼，進(jìn)行支付后，系統(tǒng)發(fā)起充電請(qǐng)求，控制二維碼對(duì)應(yīng)的充電樁完成電動(dòng)汽車(chē)的充電過(guò)程。
充電樁可選配WIFI模塊或GPRS模塊接入互聯(lián)網(wǎng)，配合加密技術(shù)和秘鑰分發(fā)技術(shù)，基于TCP/IP的數(shù)據(jù)交互協(xié)議，與云端進(jìn)行直連。云平臺(tái)包含了充電收費(fèi)和充電樁運(yùn)營(yíng)的所有功能，具體功能如下：
資源管理：充電站檔案管理，充電樁檔案管理，用戶檔案管理，充電樁運(yùn)行監(jiān)測(cè)，充電樁異常交易監(jiān)測(cè)。
交易結(jié)算：充電價(jià)格策略管理，預(yù)收費(fèi)管理，賬單管理，營(yíng)收和財(cái)務(wù)相關(guān)報(bào)表
用戶管理：用戶注冊(cè)，用戶登錄，用戶帳戶管理，消息管理
充電服務(wù)：充電設(shè)施搜索，充電設(shè)施查看，地圖尋址，在線自助支付充電，充電結(jié)算，導(dǎo)航等
微信小程序：掃碼充電，賬單支付等功能
數(shù)據(jù)服務(wù)：數(shù)據(jù)采集，短信提醒，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和解析
變壓器監(jiān)控：監(jiān)控充電站變壓器負(fù)荷，每個(gè)充電站配備一塊ARCM300T無(wú)線表，超負(fù)荷時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)充電樁的進(jìn)行調(diào)度管理，即當(dāng)負(fù)荷超過(guò)百分之五十時(shí)，系統(tǒng)會(huì)限制新增開(kāi)始充電的充電樁的功率，降為百分之五十，當(dāng)變壓器負(fù)荷超過(guò)百分之八十時(shí)，系統(tǒng)將不允許新增充電樁開(kāi)始充電，直到負(fù)荷下降為止。
2、平臺(tái)功能
2.1平臺(tái)登錄
在瀏覽器打開(kāi)云平臺(tái)鏈接、輸入賬戶名和權(quán)限密碼，進(jìn)行登錄，防止未授權(quán)人員瀏覽有關(guān)信息。
2.2平臺(tái)首頁(yè)
平臺(tái)首頁(yè)總覽每天的數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時(shí)長(zhǎng)，累計(jì)的數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時(shí)長(zhǎng)，以及相應(yīng)的環(huán)比增長(zhǎng)和同比增長(zhǎng)以及樁、站分布地圖導(dǎo)航、本月充電統(tǒng)計(jì)。
2.3實(shí)時(shí)監(jiān)控
?充電站監(jiān)控
充電站監(jiān)控頁(yè)面監(jiān)視用戶充電槍總數(shù)、正在充電的槍數(shù)、空閑槍數(shù)、插槍數(shù)量、故障槍數(shù)量等，匯總了用戶擁有各樁的當(dāng)日充電總次數(shù)、總電量、總時(shí)長(zhǎng)，進(jìn)行負(fù)荷限制、故障查詢。
?充電槍監(jiān)控
充電樁監(jiān)控頁(yè)面充電槍的基本信息、今日充電電量、今日充電次數(shù)、今日充電時(shí)長(zhǎng)和累計(jì)充電電量、累計(jì)充電次數(shù)、累計(jì)充電時(shí)長(zhǎng)等、充電電壓電流等參數(shù)。
2.4微信小程序
?搜索與使用
微信小程序可以通過(guò)掃描二維碼和微信文字搜索找到，點(diǎn)擊后可以加入到小程序列表，如下圖所示
?授權(quán)登錄界面
用戶通過(guò)搜索或者掃碼等途徑初次打開(kāi)小程序時(shí)，會(huì)進(jìn)入這個(gè)頁(yè)面，需要用戶授權(quán)登錄才可以進(jìn)入小程序主功能頁(yè)面，如圖所示：
?主功能頁(yè)
初次進(jìn)入主功能頁(yè)時(shí)需要授權(quán)定位才可以使用地圖相關(guān)功能，在地圖上查看到當(dāng)前所在區(qū)域的充電站，查看充電站信息，可以進(jìn)行掃碼充電操作，地圖導(dǎo)航等。
?充電
掃描充電槍上的二維碼，如果當(dāng)前充電樁可用即可進(jìn)入充電選擇頁(yè)面，可以查看到當(dāng)前的充電站名稱、充電槍名稱，以及當(dāng)前的賬戶余額，電價(jià)和預(yù)計(jì)可充電量等數(shù)據(jù)，還可以查看當(dāng)前賬戶的歷史充電記錄。充電方式分為按時(shí)間充電、按金額充電、按電量充電這三種方式。充電結(jié)束可以進(jìn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。
?個(gè)人信息
個(gè)人信息可以顯示當(dāng)前登錄賬號(hào)的昵稱和余額，同時(shí)包括、充值、充值記錄查詢、賬單查詢、充電記錄查詢、設(shè)置支付密碼等功能
3、硬件配置
3.1平臺(tái)服務(wù)器：建議按照我方推薦配置購(gòu)買(mǎi)，或者客戶自己租用阿里云資源。
推薦硬件配置清單：（如申請(qǐng)阿里云可忽略）
若客戶自己租用阿里云服務(wù)器，服務(wù)器配置根據(jù)充電槍點(diǎn)數(shù)的不同，分別如下：
3.2現(xiàn)場(chǎng)推薦硬件配置清單：
五、結(jié)語(yǔ)
綜上所述，在設(shè)計(jì)充電樁時(shí)，應(yīng)該對(duì)其電流、電功率等進(jìn)行充分的分析，同時(shí)也要分析好原理圖，通過(guò)車(chē)載充電和原理圖中的內(nèi)容，能夠有效的將其與控制器進(jìn)行結(jié)合，從而對(duì)硬件的設(shè)計(jì)進(jìn)行各方面的研究。另外，電動(dòng)汽車(chē)充電樁的工作原理也是非常復(fù)雜的，其內(nèi)在設(shè)計(jì)的程序也非常繁瑣，所以，需要要在日后的工作中進(jìn)行深入的研究，從而進(jìn)一步提高電動(dòng)汽車(chē)充電樁設(shè)計(jì)的各方面性。
參考文獻(xiàn)
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[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.06版
作者簡(jiǎn)介：
宋兵兵，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)榻^緣監(jiān)測(cè)及剩余電流監(jiān)測(cè)， QQ：3007723194 手機(jī)：13482141563（微信同號(hào)）
