電動(dòng)汽車(chē)智能充電樁的設計與實(shí)現

　　為了推動(dòng)我國電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和提高環(huán)境保護的水平，我國在十二五期間共計建成了換電站約2350個(gè)，充電樁22萬(wàn)個(gè)，初步覆蓋了全國區域。然而，由于電動(dòng)汽車(chē)充電樁規范標準出臺較晚，導致不同充電樁的規格、質(zhì)量存在明顯的差異，且電動(dòng)汽車(chē)智能充電樁常在惡劣的自然環(huán)境和強電磁環(huán)境中運行。因此，如何有效保障充電系統的穩定性和工作效率，已成為困擾電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要問(wèn)題。

　　一、智能充電樁的總體設計要求

　　我國幅員遼闊，跨越了多個(gè)溫度帶，自然環(huán)境較為復雜，加之充電樁常工作在強電磁的環(huán)境下，這些都對電動(dòng)汽車(chē)智能充電樁的設計提出了更高的要求。

　　1.1可經(jīng)受多種極端天氣的考驗

　　隨著(zhù)全球氣候不斷變暖，極端自然天氣事件出現的概率越來(lái)越高，對社會(huì )的各個(gè)行業(yè)均造成了嚴重的影響。對于智能充電樁而言，其外部結構必須具備良好的封閉性，使水珠、雨雪等無(wú)法進(jìn)入樁內，從而避免電路短路或系統故障；內部還需要形成良好要的空氣流動(dòng)，從而及時(shí)散發(fā)元器件產(chǎn)生的熱量。

　　1.2應具備較強的抗電磁干擾能力

　　電磁環(huán)境主要是由各種電磁感應所造成的信號傳輸干擾現象。在無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信技術(shù)快速發(fā)展的今天，電磁干擾已經(jīng)成為比較常見(jiàn)的現象之一。針對有強電磁干擾的工作環(huán)境，在設計電動(dòng)汽車(chē)智能充電樁時(shí)，需要著(zhù)重考慮電氣布局，從而降低各種電磁干擾造成的不良影響，確保電動(dòng)汽車(chē)智能充電樁能正常運轉。

　　二、智能充電樁的設計和實(shí)現

　　2.1外部整體結構和總控單元器件

　　電動(dòng)汽車(chē)智能充電樁采用交叉覆蓋工藝設計，整個(gè)樁體結構的強度符合IP65防護級別的要求，可有效防止水的滲入，在主體設計方面，電動(dòng)汽車(chē)智能充電樁采用鍍鋅鋼板作為系統硬件材料，且為了保證其可以在潮濕、鹽、霧等環(huán)境中正常運轉，采用了汽車(chē)烤漆工藝，在其表面涂上了一層保護漆膜；在元器件選型方面，考慮到不同地區的溫差，采用了意法半導體公司生產(chǎn)的STM32F107VCT6微控制器，其包含高性能的ARMCortex-M332位RISC內核（工作頻率為72MHz）、以太網(wǎng)接口、6個(gè)與各個(gè)控制單元對接的串口、16個(gè)IO接口，可初步滿(mǎn)足使用、監測工作的需求。此外，該設備能在工業(yè)級溫度范圍內正常工作，大幅提高了總控單元的運行效率。

　　2.2顯示和監控單元的設計和實(shí)現

　　顯示單元由LCD顯示器、觸摸屏、指示燈和按鍵構成，用戶(hù)可通過(guò)LCD顯示器，并根據自身電動(dòng)汽車(chē)的充電需求，觸摸屏幕上相應的按鍵來(lái)選擇合適的服務(wù)方案。當服務(wù)完成后，指示燈會(huì )立即提醒用戶(hù)充電樁正處于工作狀態(tài)。當充電完成后，指示燈由紅變綠，提示用戶(hù)充電完成。該系統的工作電壓為3.3VDC，邏輯電平為0～3.3V，顯示屏驅動(dòng)電壓為5VDC，工作溫度在0～50℃，寬溫在-25～75℃。監控單元用來(lái)主要監督智能充電樁的工作狀態(tài)，包括模擬量的采集、開(kāi)關(guān)量的采集和開(kāi)出拉制。系統采集到模擬量后，會(huì )將相應信息傳輸至開(kāi)關(guān)量采集單元，從而為用戶(hù)提供與之充電需求相匹配的充電量；開(kāi)出控制是在完成充電后指引用戶(hù)將電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)出充電樁，以方便其他用戶(hù)使用。

　　2.3智能充電樁軟件系統的設計和實(shí)現

　　2.3.1主控模塊

　　主控模塊可根據用戶(hù)的充電消費需求自動(dòng)匹配最佳服務(wù)方案，在客戶(hù)確認服務(wù)后會(huì )將相應的信息傳遞至各個(gè)硬件模塊，進(jìn)而開(kāi)始充電。同時(shí)，該模塊還能收集用戶(hù)的各種消費信息，比如智能充電樁的實(shí)施運行數據、充電記錄等。

　　2.3.2安全模塊

　　安全模塊是指系統的安全存儲單元，由密鑰管理單元、數據加密單元、解密單元構成。電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)在使用IC卡付費的過(guò)程中，用戶(hù)的個(gè)人信息將會(huì )得到加密處理。此外，系統軟件采用了密鑰管理，可防止黑客入侵系統，提高了用戶(hù)信息的安全性。值得注意的是，解密單元可在用戶(hù)刷卡結賬時(shí)自動(dòng)識別用戶(hù)身份，從而完成交易工作。

　　2.3.3電氣設計

　　電路的防靜電設計主要以雙向瞬態(tài)抑制二極管接地來(lái)實(shí)現通信線(xiàn)路的防靜電保護。在內部控制板與外部各個(gè)功能模塊的連接中采用了電能計量、觸摸顯示屏、無(wú)線(xiàn)通信傳輸模塊和總控單元等。

　　三、結束語(yǔ)

　　綜上所述，電動(dòng)汽車(chē)智能充電樁能滿(mǎn)足我國電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展所需，具有充電操作便捷、實(shí)用性高的特點(diǎn)，值得推廣使用。