电动汽车智能充电桩的设计与应用

国电南瑞科技股份有限公司 龚栋梁 耿 华 宗远洋

电动汽车智能充电桩的设计与应用

国电南瑞科技股份有限公司 龚栋梁 耿 华 宗远洋

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，在这种相对比较特殊的情况下，一定会影响到配电网的正常工作，充电设备是我们日常生活中不可缺少的行驶备具，作为常见的一种充电装置，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。

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在我国新能源快速发展过程中，电动汽车汽车在整个发展过程中一直处于一个相对比较重要的方向，电动汽车在技术建设发展中处于一个重要的环节，凭借多年电子技术的发展，电力系统已经具备了一定的先进技术，并且把V2G和储能技术当做主要前提。这不仅能够提供电动汽车电池的换电情况，还可以有效拓展电站的拓展，实现智能化措施的改善，有效改变电站功能的充电情况。对于电动汽车智能充电桩设计，我们需要设计如下所示内容。

1.电动汽车智能充电桩发展现状

随着社会的不断发展，我们发现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。为实现这一目的，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[1]，而且在找到充电桩之前还可以预先了解充电价格。在国内主要是把充电设施或者充电系统作为主要的充电桩，到2015年3月为止，我国电网公司已经建立600多座充电站及2万多台分散充电桩，并已形成一定规模的充电服务网络。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，可是从目前国内形式上来看，迄今为止，还没有智能充电服务的平台出现。

2.充电桩的类型

一般来说充电桩主要是为了供给电动汽车所充电的一种装置，对于经常使用电动车的朋友来说十分方便，充电桩目前可以分成交流充电桩和直流充电桩[2]，交流充电桩输出依靠的是单相或者三相交流电通过车载充电机转换成直流电给车载电池充电，一般功率比较小，分别有7kw，22kw，以及40kw等功率使用，充电速度较慢，因此经常会安装在小区附近或者停车场的附近。

直流充电桩可以称为非车载充电机，是指输出直流电给车载电池进行充电，功率相对比较大，有60kw，120kw，200kw，甚至还有更高的，因此，在充电的过程中比较快，主要安装在高速公路的路口，或者大型飞机场、火车站附近[3]。

3.充电桩硬件电路设计

3.1 控制器硬件整体

在整个充电桩系统设计中，控制系统是相对比较重要的一个环节，电池管理系统控制必须要经过C44Box进行处理[4]，该处理力气的作用主要起到的是控制作用，在这个基础作用下我们需要通过网络通讯系统来实现信息相关统计及采集情况，具体如图1所示：

图1 电池管理系统控制原理

在该控制系统整个控制过程中，客户可以自行控制，能够快速实现卡内余额的查询设计，并且方便赋予监控，同时在显示屏上我们还能够清楚的看到相应展现方式，例如充电量，以及充电时间上的需求。一般时间控制系统硬件主要包含了电源电路、电能输出、以及单元处理等相关内容。其中有一部分是对充放电控制的电路[5]，电路包括信号调理电路以及信号采集电路。这部分电路的使用能够控制好系统电源整体的输出，确保系统的实用性，在电源电路传输的过程中，该系统需要把电压转换成电源电路，以及液晶现实接口电路、NoFlash电路设计。

3.2 NandFlash电路设计

在充电桩控制系统控制过程中，硬件部分必须要经过处理器的处理，那么我们需要把调度中心看做主要的操作步骤，所起动的程序需要在ROM中进行。另外，控制系统需要存放一些记录，记录必须在NandFlash中进行存放，例如，电压、电流以及温度传感器，需要进一步进行数据存放，能够快速实现人机交换[6]。

3.3 LCD接口设计

在这次设计过程中，我们所选择的芯片是S3C44BOX作为主要的控制芯片，利用该芯片可以对液晶屏幕进行控制。通过LCD驱动器控制器，我们能够找到接口时序，以及像素数，根据相关数据对总线宽度进行编程。LCD控制器的外部接口信号有以下几种信号：VFRAME帧同步信号、VLINE线同步脉冲信号[7]、VCLK像时重信号以及AC信号。

3.4 交流充电桩控制导引电路设计

交流充电桩控制导引电流的作用如下所示：

3.4.1 在充电之前我们需要检查接口处的链接是否连好。

3.4.2 我们需要做好电功率和充电连接装置工作，保证登记的内容具有准确性。

3.4.3 充电的过程中需要做好监测管理工作。

在电动汽车和充电桩相互连接过程中，采用充电电缆是最好的连接方式，为实现相应原理。在充电之前，我们应该对充电桩进行有效控制，做好控制记录和监测内容。在记录后对电压值进行判定，看是否符合工作要求，并且确认充电桩各个接口之间的链接，还需要通过PWM信号的判定来确定充电桩的最大值是多少，在充电前和充电过程中我们需要做好详细的数值记录，并且做好详细的检测与登记工作，确保整个充电过程安全进行。

3.5 电能输出通断控制设计

经过对上述的总结，我们初步了解到在检测导引电路正电压减半状态两秒钟的时候，充电桩负荷开关的状态决定了充电的具体情况，如果开始供电，在同一个电路中假如出现断点，那么检测中会有电压改变，如果充电桩立刻关掉开开负荷的开关，充电过程中断[8]。

4.结束语

经过上述的分析，我们不难发现，对交流充电桩分析过程中，我们分析的主要是原理图，根据原理图以及车载充电内容，需要结合控制器设计硬件研究。电动汽车充电桩系统工作相对复杂，程序设计相对繁琐，这次研究只是初步探索，在研究中依然存在很多问题，技术实现和理论基础也需要研究以及探讨。

[1]张谦,韩维健,俞集辉,李春燕,史乐峰． 电动汽车充电站仿真模型及其对电网谐波影响[J]． 电工技术学报． 2012(02) ．

[2]王涛,张东华,贺智轶,梁曦．电动汽车充电桩的控制系统研究与设计[J]．湖北电力． 2011(01)．

[3]张允,陆佳政,李波．利用有源滤波功能的新型电动汽车交流充电桩[J]．高电压技术． 2011(01)．

[4]齐文炎,霍明霞,杨延超．电动汽车交流充电桩浅析[J]． 农村电工． 2010(09)．