田劍

摘 要：推廣使用電動汽車是我國建設資源節(jié)約型社會、踐行環(huán)保理念的重要表現(xiàn)之一，對保護生態(tài)環(huán)境起著不可忽視的促進作用。目前，我國電動汽車的保有量穩(wěn)步提升，而電動汽車是以電力作為發(fā)動機的動力來源的，因此，電動汽車的充電問題日益凸顯。在此背景下，針對惡劣環(huán)境下的電動汽車智能充電樁展開了設計，以期為我國電動汽車產業(yè)的發(fā)展提供幫助。

關鍵詞：電動汽車；智能充電樁；硬件系統(tǒng)；軟件系統(tǒng)

中圖分類號：TM910.6 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.01.022

為了推動我國電動汽車產業(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2 350個，充電樁22萬個，初步覆蓋了全國區(qū)域。然而，由于電動汽車充電樁規(guī)范標準出臺較晚，導致不同充電樁的規(guī)格、質量存在明顯的差異，且電動汽車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(tǒng)的穩(wěn)定性和工作效率，已成為困擾電動汽車產業(yè)發(fā)展的重要問題。

1 智能充電樁的總體設計要求

我國幅員遼闊，跨越了多個溫度帶，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，這些都對電動汽車智能充電樁的設計提出了更高的要求。

1.1 可經受多種極端天氣的考驗

隨著全球氣候不斷變暖，極端自然天氣事件出現(xiàn)的概率越來越高，對社會的各個行業(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、雨雪等無法進入樁內，從而避免電路短路或系統(tǒng)故障；內部還需要形成良好要的空氣流動，從而及時散發(fā)元器件產生的熱量。

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(xiàn)象。在無線移動通信技術快速發(fā)展的今天，電磁干擾已經成為比較常見的現(xiàn)象之一。針對有強電磁干擾的工作環(huán)境，在設計電動汽車智能充電樁時，需要著重考慮電氣布局，從而降低各種電磁干擾造成的不良影響，確保電動汽車智能充電樁能正常運轉。

2 智能充電樁的設計和實現(xiàn)

2.1 外部整體結構和總控單元器件

電動汽車智能充電樁采用交叉覆蓋工藝設計，整個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，電動汽車智能充電樁采用鍍鋅鋼板作為系統(tǒng)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(qū)的溫差，采用了意法半導體公司生產的STM32F107VCT6微控制器，其包含高性能的ARM Cortex-M3 32位RISC內核（工作頻率為72 MHz）、以太網接口、6個與各個控制單元對接的串口、16個IO接口，可初步滿足使用、監(jiān)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(jiān)控單元的設計和實現(xiàn)

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

2.3 智能充電樁軟件系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)

2.3.1 主控模塊

主控模塊可根據用戶的充電消費需求自動匹配最佳服務方案，在客戶確認服務后會將相應的信息傳遞至各個硬件模塊，進而開始充電。同時，該模塊還能收集用戶的各種消費信息，比如智能充電樁的實施運行數(shù)據、充電記錄等。

2.3.2 安全模塊

安全模塊是指系統(tǒng)的安全存儲單元，由密鑰管理單元、數(shù)據加密單元、解密單元構成。電動汽車用戶在使用IC卡付費的過程中，用戶的個人信息將會得到加密處理。此外，系統(tǒng)軟件采用了密鑰管理，可防止黑客入侵系統(tǒng)，提高了用戶信息的安全性。值得注意的是，解密單元可在用戶刷卡結賬時自動識別用戶身份，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)抑制二極管接地來實現(xiàn)通信線路的防靜電保護。在內部控制板與外部各個功能模塊的連接中采用了電能計量、觸摸顯示屏、無線通信傳輸模塊和總控單元等。

3 結束語

綜上所述，電動汽車智能充電樁能滿足我國電動汽車產業(yè)的發(fā)展所需，具有充電操作便捷、實用性高的特點，值得推廣使用。

參考文獻

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〔編輯：張思楠〕