淺談電動車智能充電設計及研究

文章更新時間：2023-09-08　點擊量：798

摘要：優化智能充電樁的設計可以解決相關問題，所以電動汽車智能充電樁的設計和關鍵技術是通過文獻和數據方法進行研究和探討的。研究發現，在設計智能充電樁時，需要提高充電樁的天氣適應性和抗電磁干擾能力，因此需要根據設計要求進行整體設計、可重構模塊化設計等工作，靈活運用DC一體化充電技術、柔性充電堆技術等關鍵技術，優化智能充電樁的整體性能。

關鍵字：電動汽車；智能充電樁；能源因特網

前言

在長期發展過程中，能源問題和環境問題已經成為困擾人類社會的關鍵問題，增加電動汽車的生產可以在一定程度上減少石油等資源的消耗和污染物的排放。然而，電動汽車需要智能充電樁的支持，因此有必要在現有研究結果的基礎上分析電動汽車智能充電樁的設計和關鍵技術。

1電動汽車智能充電樁的政策規定和現狀

1.1政策規定

目前，我國對智能充電樁等配套設施制定了相應的政策，如《關于加快電動汽車充電基礎設施建設的指導意見》、《提高新能源汽車充電保障能力行動計劃》等，規定了智能充電樁的設計、建設[1]。

1.2設計現狀

2022年1月，我國制定了“十四五"現代能源體系規劃，強調要積極發展新能源，努力用新能源取代化石能源，從而轉變能源結構。與此同時，強調力爭到2025年，電力需求側響應能力達到極限負荷的3%～5%左右，華東、華中、南方等地區達到極限負荷的5%。在這種情況下，各個領域都需要不斷推進能源低碳轉型，提高能源系統效率。例如，汽車制造領域應積極開發新能源電動汽車，并設計電動汽車智能充電樁。然而，與西方發達國家相比，中國的電動汽車起步相對較晚，相關技術還不夠成熟。而且我國電動汽車智能充電樁的設計體系還不完善，設計中還存在一些亟待解決的問題。

1.3電動汽車智能充電樁的類型及比例

一是智能充電樁的類型。從充電方式、充電接口數量等各個方面來看，智能充電樁的種類很多。比如從充電方式來看，智能充電樁包括三種類型:交流、DC和交流DC；從充電接口數來看，智能充電樁包括兩種類型:一個充電樁和一個多充電樁。從安裝地點來看，智能充電樁包括兩種類型:公共充電樁和專用充電樁；從安裝方式來看，智能充電樁包括落地式和壁掛式。其中，公共充電樁和專用充電樁是常用的分類，公共充電樁可以為所有或部分社會車輛提供充電服務。專用樁只為部分特定社會車輛服務，一般安裝在單位內部場合，僅供單位內部人員使用。二是智能充電樁的比例。隨著智能充電樁需求的不斷增加，我國充電樁建設力度不斷加大，充電樁比例不斷提高。根據中國充電聯盟的統計，2022年1-8月，我國充電基礎設施增加了169.8萬臺，比2021年1-8月增加了300.5%。并且在2022年1-8月，車樁增量比例達到2.3:第一，有效地改善了“一樁難求"的局面，但這一比例仍未達到國家發改委提出的相應要求。

2電動汽車智能充電樁設計

2.1總體設計

智能充電樁可分為功能結構模塊、人機交互模塊和安全保護模塊，功能結構模塊可分為主控單元、智能通信單元、功能擴展接口和智能計量結算單元；人機交互模塊分為智能語音輸出單元、智能顯示單元、樁體顯示單元、智能身份識別單元和打印輸出單元；安全保護模塊分為控制引導單元、電氣保護單元、緊急停止單元和防水防塵單元[2]。

2.2人機交互軟件分層設計及界面設計

一是分層設計。智能充電樁的人機交互軟件架構可分為5層，即APP層、BUSS層。、COMP層、INFRA層和DRV層，將APP層作為人機交互系統的高層，將BUSS層作為系統的次高層，并完善BUSS層對按鍵的處理過程(如圖1所示)、編寫各種可以在COMP層操作屏幕的功能函數，在INFRA層設計屏幕的實際繪制函數，在DRV層完善硬件驅動程序設計。第二，界面設計。設計界面時，需要設計好人機交互系統的原型和界面。

流程設計工作，比如在設計系統原型時，要充分考慮充電過程中可能出現的問題，優化原型流程。在設計界面流程時，要完善界面操作模式，讓用戶在完善各種模式的具體功能之前，可以自主選擇自動模式、定時模式或定費模式。

圖1：BUSS層處理按鍵的過程。

3電動汽車智能充電樁設計的關鍵技術

DC一體化充電技術；柔性充電堆技術

4電動汽車智能充電樁的發展前景

隨著觀念的不斷變化和技術水平的不斷提高，電動汽車智能充電樁將逐步向調節和標準化方向發展，未來智能充電樁將受到新基礎設施和虛擬電廠技術的加持。到那時，充電樁將不再是單獨的、機械的物理存在，它將具有智能物聯網的屬性，成為下一代能源互聯網的重要入口。其中，虛擬電廠可以通過信息技術和軟件系統聚合和協同優化各種分布式資源，如分布式電源、儲能和可調負荷。此外，虛擬電廠可以通過互聯網、5G和智能互聯網等方式調整。

5安科瑞充電樁收費運營云平臺

5.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營云平臺系統通過物聯網技術對接入系統的電動電動自行車充電站和各種充電方式進行不間斷的數據采集和監控，實時監控充電樁的運行狀態，進行充電服務、支付管理、交易結算、資金管理、電能管理、詳細查詢等。同時，對充電器的過溫保護、漏電、充電器的輸入/輸出過壓、欠壓、低絕緣等各種故障進行預警；充電樁支持通過微信、支付寶、云閃支付掃描碼進行互聯網接入。

5.2應用場所

充電基礎設施設計適用于民用建筑、一般工業建筑、居住小區、工業單位、商業綜合體、學校、園區等充電樁模式。

5.3系統結構