王函

摘要：電動(dòng)汽車在目前的市面上所占的份額越來(lái)越多，很多汽車企業(yè)也開(kāi)始向電動(dòng)汽車研發(fā)轉(zhuǎn)型。就目前的電動(dòng)汽車具體利用分析來(lái)看，續(xù)航能力不足以及不能及時(shí)充電的問(wèn)題嚴(yán)重的限制了電動(dòng)汽車的發(fā)展，所以在未來(lái)的汽車發(fā)展中，要想實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車規(guī)模化的生產(chǎn)必須要對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行有效解決。具備智能性的充電樁在解決電動(dòng)汽車充電問(wèn)題方面有比較顯著的作用，所以文章就電動(dòng)汽車智能充電樁的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)做具體的分析，旨在指導(dǎo)實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車;智能充電樁;設(shè)計(jì)

隨著社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越重視生態(tài)文明建設(shè)和對(duì)自然資源的保護(hù)，眾所周知自然資源分為可再生資源與不可再生資源，而自從第二次工業(yè)革命卡爾·弗里特立奇·奔馳發(fā)明了第一輛汽車后，市面上的動(dòng)力交通工具都以燃燒石化燃料為主，也就是文明平時(shí)所說(shuō)的煤炭、石油等。但常規(guī)石化燃料屬于不可再生資源，環(huán)境污染大且消耗速度逐年增長(zhǎng)。基于此背景，為了構(gòu)建環(huán)境友好型社會(huì)，我國(guó)也開(kāi)始了對(duì)于電動(dòng)汽車領(lǐng)域的研究，節(jié)約自然資源、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。電動(dòng)汽車值得開(kāi)發(fā)和研究是有原因的，第一是零污染，因?yàn)殡妱?dòng)汽車主要能源是電力，所以它的污染排放量幾乎為零;第二是零噪音，由于電機(jī)的運(yùn)行聲音要比傳統(tǒng)內(nèi)燃汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)小的多，因此在行駛過(guò)程中幾乎沒(méi)有太大聲響;第三是駕駛簡(jiǎn)單，目前電動(dòng)汽車就是一個(gè)檔位，前進(jìn)的速度方面主要看駕駛者踩加速的力度而定，因此駕駛起來(lái)比較方便，也比較容易上手……這些都是電動(dòng)汽車成為各國(guó)主要研究開(kāi)發(fā)對(duì)象的原因，但凡事都有兩面性，電動(dòng)車環(huán)保、便捷的同時(shí)也有很大的局限性，比如耗電快續(xù)航能力弱、無(wú)法隨時(shí)隨地充電等等，所以導(dǎo)致現(xiàn)在電動(dòng)汽車還是無(wú)法替代傳統(tǒng)汽車地位，大范圍地投入市場(chǎng)。目前，在僅裝備蓄電池的純電動(dòng)汽車中，蓄電池的作用是汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的唯一動(dòng)力源，所以此時(shí)的弊端顯而易見(jiàn)，那就是當(dāng)電壓較低時(shí)，就需要及時(shí)進(jìn)行電能補(bǔ)給，否則汽車性能會(huì)受到很大影響。電動(dòng)汽車現(xiàn)有的充電方式有：交流充電、直流充電、快速更換電池和非接觸充電等，因?yàn)殡妱?dòng)汽車蓄電池比較笨重，快速更換電池不是十分便捷，所以外接式充電方式較受到大家的推崇。

一、電動(dòng)汽車的充電方法和建設(shè)充電樁監(jiān)控系統(tǒng)的必要性分析

電動(dòng)汽車自目前的社會(huì)中得到了廣泛的利用，但是續(xù)航問(wèn)題與充電問(wèn)題一直困擾著電動(dòng)汽車的發(fā)展?，F(xiàn)階段，不少企業(yè)提出利用智能充電樁來(lái)解決續(xù)航問(wèn)題，但是在具體推出充電樁之后發(fā)現(xiàn)充電樁的整體性管理成本較高，而且在使用中容易出現(xiàn)安全事故。出于對(duì)充電樁安全問(wèn)題的考慮，也重視了充電樁運(yùn)營(yíng)管理成本問(wèn)題，做智能充電樁的建設(shè)，并在智能充電樁設(shè)計(jì)的時(shí)候強(qiáng)化監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建，這樣，監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)充電樁本身和充電過(guò)程的監(jiān)測(cè)與控制，這不僅為汽車充電提供了保證，對(duì)充電樁的管理提升也有積極的意義。簡(jiǎn)言之，電動(dòng)汽車充電方法和建設(shè)充電樁監(jiān)控系統(tǒng)的必要性顯著。

二、電動(dòng)汽車充電樁分類

（一）交流充電樁

交流充電樁在家用或小型電動(dòng)汽車中使用廣泛，多應(yīng)用于公共停車場(chǎng)、大型購(gòu)物中心車庫(kù)、社區(qū)/家用充電樁中。輸入電壓為單相220V，頻率為50Hz±2Hz，電壓波動(dòng)范圍為單相220V±15%。結(jié)構(gòu)殼體采用堅(jiān)固、抗老化、抗沖擊力強(qiáng)的材料，具備防電磁干擾能力強(qiáng)的功能，交流充電樁的元器件在額定負(fù)載長(zhǎng)期且連續(xù)運(yùn)行，需充分考慮散熱的要求。交流充電樁則首先由交流電網(wǎng)向電動(dòng)汽車所配置的車載充電機(jī)供電，之后由車載充電機(jī)將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榭晒╇妱?dòng)汽車車載電池所使用的直流電，完成車載電池的充電。交流充電樁功率較低、耗時(shí)長(zhǎng)，可以在電動(dòng)汽車閑置時(shí)充電，方便使用。

（二）直流充電樁

直流充電樁更適用于出租車、大巴、電動(dòng)轎車、混合動(dòng)力公交車等大型電動(dòng)汽車的快速充電，一般功率較大，在建設(shè)過(guò)程中需注重對(duì)電網(wǎng)的保護(hù)，一般建設(shè)在大型電動(dòng)汽車停車場(chǎng)。直流充電樁輸入電源為三相四線380VAC±15%，頻率為50Hz±5%。充電方式針對(duì)不同電池類型一般分為兩種，常規(guī)充電約5h，快速充電約1h。在充電過(guò)程中，需對(duì)電池狀態(tài)監(jiān)控，可根據(jù)電池的溫度、電壓對(duì)充電電壓、電流進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，具備報(bào)警與保護(hù)功能。直流充電樁主要是通過(guò)地面提供電源，對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)力電池進(jìn)行直接充電的方式，具有充電速度快的優(yōu)點(diǎn)。

（三）交直流一體充電樁

交直流一體充電樁同時(shí)具備交流及直流充電功能，可以在白天業(yè)務(wù)量多時(shí)選擇直流快速充電，在夜晚業(yè)務(wù)少時(shí)選擇交流進(jìn)行慢速充電。需具備為蓄電池系統(tǒng)安全、自動(dòng)充滿電的功能，減少在充電過(guò)程中對(duì)電池的傷害。充電模式可以分為定時(shí)、定量和智能三種模式。為確保充電樁安全可靠運(yùn)行，需設(shè)置漏電、短路、過(guò)流等保護(hù)功能。交直流一體充電樁更為智能化。

三、充電智能樁監(jiān)控系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)

（一）硬件框架組成

智能充電樁的硬件框架對(duì)其架空系統(tǒng)的功能發(fā)揮有重要的影響，所以必須要實(shí)現(xiàn)硬件框架設(shè)計(jì)的完整性。就具體的分析來(lái)看，硬件系統(tǒng)的組成主要包括以下設(shè)備：中央主控板、IC讀卡器、檢測(cè)芯片、顯示電表、顯示屏、鍵盤(pán)以及通信模塊等。就系統(tǒng)的具體分析來(lái)看，其核心是主控板，其在充電過(guò)程啟、運(yùn)行、實(shí)時(shí)監(jiān)控以后關(guān)閉。從主控板的具體工作來(lái)看，其能夠通過(guò)多種的數(shù)據(jù)傳輸方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)向后臺(tái)的傳輸。IC讀卡器以及檢測(cè)芯片的主要作用是進(jìn)行用戶認(rèn)證。至于其他的如顯示電表、顯示屏等設(shè)備，主要的作用是踐行監(jiān)測(cè)結(jié)果的顯示。簡(jiǎn)單來(lái)講，智能充電樁在實(shí)際監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，硬件系統(tǒng)發(fā)揮著重要的作用，所以對(duì)硬件系統(tǒng)的具體設(shè)備、設(shè)備的性能和參數(shù)等進(jìn)行分析和討論，保證系統(tǒng)的完整性具有非常重要的價(jià)值。

（二）充電樁智能監(jiān)控系統(tǒng)的軟件構(gòu)成

智能充電樁的具體運(yùn)行不僅要依靠硬件系統(tǒng)，更要依靠軟件的運(yùn)行，所以在智能充電樁的具體設(shè)計(jì)中，對(duì)軟件系統(tǒng)做全面性分析和設(shè)計(jì)也十分的必要。從軟件系統(tǒng)的具體分析來(lái)看，其主要有三個(gè)系統(tǒng)：其一是用戶認(rèn)證和識(shí)別系統(tǒng)，該系統(tǒng)的作用主要是進(jìn)行用戶身份的識(shí)別，進(jìn)而保證用戶在使用中的安全性。其二是運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。智能充電樁的充電行為是在身份認(rèn)證之后自動(dòng)完成的，整個(gè)過(guò)程如果沒(méi)有監(jiān)督，很容易發(fā)生意外，所以在充電的整個(gè)過(guò)程中涉及了運(yùn)行檢測(cè)系統(tǒng)，其會(huì)對(duì)充電的具體狀態(tài)等進(jìn)行檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)存在問(wèn)題，會(huì)立即啟動(dòng)故障預(yù)警并停止充電行為。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的良好發(fā)展，充電樁的需求量不斷增加，設(shè)計(jì)更加便捷、實(shí)用的智能化充電樁具有重要意義。

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