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摘要：电动汽车充电的方式包括：交流充电、直流充电、非接触式充电等；这些充电方式都需要有一个智能化系统的平台来保证电动汽车充电的可靠性及安全性，同时也便于用户的使用与体验。以此角度便有必要注重智能充电桩监控系统的构建，并在此基础上优化设计电动汽车智能充电桩。本文重点对电动汽车智能充电桩的设计进行分析，希望以此为电动汽车智能化的实现提供一些具有价值的参考建议。
关键词：电动汽车；智能充电桩；设计；参考建议
电动汽车是近年来发展起来并得到广泛关注的一种代步工具，其具备无污染、无噪音以及驾驶简单等优势。但是，为了提高电动汽车充电的可靠性及安全性，需要注重其智能充电的实现。从研究现状来看，针对电动汽车智能充电桩的设计进行研究的内容较多，普遍认为需在合理、科学构建电动汽车智能充电桩监控系统的基础上，做好电动汽车智能充电桩的优化设计[1]。总之，从电动汽车智能化的实现角度分析，本文针对“电动汽车智能充电桩的设计”展开分析具备一定的价值意义。
一、电动汽车智能充电桩监控系统的构建分析
电动汽车的主要优势为零排放、零噪音等，目前市场上的电动汽车电池大多是应用能效高、体积小的锂离子蓄电池，此类能源电池在充放电要求上偏高，倘若无有效的监控方法作为保障，则电池在长时间充电的条件下，会出现难以修复的损害，进而使驾驶的安全性受到影响。因此，有必要注重电动汽车智能充电桩监控系统的构建。具体构建要点如下：
（一）充电桩构建的方式
在电动汽车智能充电桩监控系统构建过程中，通常有两种方式：（1）构建交流充电桩。若是在小区停车场对交流充电桩进行构建，则会选取单相220V的交流电或三相380V的交流电，这两类电压等级易获取。通过地面充电桩，能够为一些小型电动汽车提供充电服务，比如：家用电动汽车，或环卫清洁车等；对于此类交流充电桩来说，能够对车辆夜间闲置的时间加以利用，然后完成相应的充电作业[2]。（2）构建直流充电桩。直流充电桩通常于电动公交车站或大型电动汽车的场所构建，能够为电动汽车提供快速的充电服务。此类充电桩的功率较大，容易对电网产生较大的冲击，因此在构建过程中需针对电网采取必要的保护策略。
（二）监控系统的功能分析
对于监控系统来说，主要的功能有：（1）拥有IC卡识别功能，经手持IC卡能够实现充电桩激活功能及计费功能。（2）能够针对充电桩输入交流电的电压以及电流进行检测，同时具备过欠压与过流等故障保护；（3）能够实现电池充电电流、电压以及充电阶段的监控；（4）能够发挥通信方面的功能，可以与上级管理层实现通信以及相关的数据交换；此外，电池具备智能维护功能可以在充电环节实现电池的自检测，进而对电池作出相应的维护[3]。
二、电动汽车智能充电桩的设计分析
在设计电动汽车智能充电桩过程中，主要包括硬件部分设计、软件部分设计以及智能测试三大模块内容，具体设计内容如下：
（一）硬件部分设计
如下图1所示，为智能充电桩的结构图示。其中，输入AC交流电源的是使用三相交流电。通过充电模块电路的信号取样反馈，主控模块能够进行自动化控制，使充电模块电路处于正常合适的工作模式，从而使充电桩能够为电动汽车提供可靠稳定的充电服务[4]。而IC卡识别模块则为用户提供激活充电桩的服务，利用读卡器对IC卡上的用户信息机械读取，能够将用户、余额等信息读取出来。计费模块通过对充电桩输出功率的计算，将费用信息反馈用于IC卡费用扣取。同时，通过人机交互界面，可以将即时的充电方式、电池充电状态、电池充电的模式等信息显示出来。
在硬件系统当中，中央主控板是关键设备之一，主要负责充电环节的启动、运行、实时监控以及关闭等作业，同时能够经多类通讯方式把数据实时地传输到后台。主控板通信实现上利用下位机检测、数据采集办卡等，然后经串行总线及上位机CPU模块，最终实现通信；此外，上位机需具备显示功能。通常条件下，要想使充电桩的实际运行情况得到实时有效的监测，以确保充电环节的可靠性及安全性，这样便需要对监测保护单元信号进行采样处理，比如：完成对充电桩进线输入电压、充电接口状态以及车载电池管理系统状态的实时监测，在发生异常状况的情况下，将电源输出及时地切断，这样电动汽车电池便能够得到有效保护，同时使充电桩自身的安全得到有效保障。
值得注意的是，构建电动充电桩期间，需选用镀锌钢板作为充电桩的表面材料，同时确保材料在防水防潮性能上足够好，可以在阴湿的天气下正常地运行[5]。并且，基于元件选型过程中，需选用具备工业级标准的电力电子器件，确保充电桩能够在恶劣的环境下正常且安全地运行。除此之外，为了使电磁干扰的发生得到有效避免，有必要确保所选用的通信线具备带屏蔽的功能，并基于体外连接接地线1根，从而发挥共模抑制的效果。
（二）软件部分设计
在软件部分系统程序设计过程中，需保证相关功能的实现：（1）在用户需充电的条件下，把电动汽车的充电插口和充电桩的充电手柄进行连接，通过IC卡读卡器将充电桩激活；若充电手柄和充电插口在连接上出现异常，则提示报警；（2）相关用户通过身份识别之后，可自主进行充电方式和时间的选择；并且充电桩能够通过对电池的状态进行检测，给出相应的充电模式选择建议；若电池即时状态显示无法为用户提供选择相应的充电方式的情况，则提示报警；（3）在进入正常的充电模式之后，基于充电期间，显示屏应能将相关信息显示出来，包括：充电模式、充电时间、用户的即时信息以及卡余额等；（4）完成充电之后，提示由充电桩发出，卡停止计费，并将票据打印出来，用户离开之后，充电桩自动进入锁定状态，等待为后面的用户提供服务。
（三）智能测试分析
完成硬件部分设计和软件部分设计之后，需注重主程序的编写，在编写过程中将“模块化”作为基本原则，使充电桩运行的安全性及高效性得到有效保障。上述工作完成之后，需要针对智能充电桩的性能进行测试。结合上述系统的构建，通过电池组模拟测试与现场测试，电动汽车智能充电桩系统的功能能够有效展现。既能够根据电池组电压选择最做优的充电模式，同时在人机交接界面将充电信息及用户信息等信息显示出来，又能够实现对电动汽车智能充电桩的自检测，从而使智能充电桩的运行效果得到有效加强。
三、结语
通过本文的探究，认识到电动汽车具有节能、环保的优势，因此在近年来被得到广泛重视。但是，也存在充电方面的问题。所以，有必要针对电动汽车进行智能充电桩的设计，在设计过程中，首先需构建完善的电动汽车智能充电桩监控系统，使系统的功能得到有效实现。进一步在电动汽车智能充电桩的设计过程中，需确保硬件部分、软件部分的实现，并通过智能测试检验电动汽车智能充电桩设计的效果。总之，相信在优化设计电动汽车智能充电桩的基础上，能够使电动汽车的价值效益得到有效提升，进一步提高电动汽车在运行过程中的可靠性及安全性。
参考文献：
[1]田剑.电动汽车智能充电桩的设计与实现[J].科技与创新，2016，01：22.
[2]薛冰，蔡磊，王鹏，蔡文昌，王嗣举.电动汽车智能充电桩管理方案[J].低碳世界，2016，09：221-222.
[3]陈泓滨.电动大巴智能直流充电桩信息交互系统研究与设计[J].通信电源技术，2016，04：142-143.
[4]龚桃荣，刘瑞，秦晓敏，李涛.面向互联网的电动汽车智能充电系统设计与应用[J].电力建设，2015，07：222-226.
[5]殷树刚，龚桃荣，刘瑞，王明.基于云平台的电动汽车智能充电系统设计与应用[J].供用电，2015，07：43-47.
论文作者:李金洲
论文发表刊物:《基层建设》2017年4期
论文发表时间:2017/5/25
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