摘要：对于电动汽车的运行来说，缺少充电桩系统是一个致命的问题。配电网是一个较为随机的电力负荷设备，为了提高电动汽车出行的便利性，实现短时间之内的快速充电，许多电动汽车生产厂家开始着手设计智能充电桩系统。虽然当前电动汽车的充电桩并未完全普及，但是从电动汽车的发展趋势而言，智能充电桩的使用将会更加普遍和实用。因此，本文针对电动汽车的智能充电系统进行全面的分析和研究，希望可以对电动汽车的发展提供一些微薄的帮助。
关键词：电动汽车；充电桩；智能
引言
随着我国电动汽车企业的快速发展，国家越来越重视电动汽车的设计与研究，并借电动汽车的发展打开国际市场。随着我国国内电动汽车的数量珠江增多，电动汽车的充电需求量突飞猛涨。目前，部分高速公路服务区覆盖了电动汽车充电桩，满足电动汽车在长途旅行中对于电量的需求。但是，电动汽车充电桩系统还处于设计的初级阶段，其应用还不够成熟。因此，必须加强对电动汽车智能充电桩系统的研究，加强电动汽车智能充电桩对环境的适应能力，从而实现实现稳定供电，促进我国电动汽车的发展。
一、电动汽车智能充电桩发展基本现状
随着不可再生资源的消耗量逐渐增加，以及城市化进程的加快，城市中的环境与能源需求之间的矛盾愈加突出，电动汽车出现，并有取代烧油汽车的倾向。电动汽车支持电力供电，并不需要消耗汽油，排放量较低，几乎不对环境产生影响，降低人们出行成本，使得电动汽车在社会发展以及市场中的地位越来越高。但是电动汽车并不能长途旅行，长途出行缺少充电桩，因此，电动汽车只能满足短途出行，导致其销量受到一定程度的影响。随着智能充电桩的出现，广大电动汽车车主希望更多了解充电桩的位置、信息以及充电的价格等，从而降低出行成本，提高能源资源的利用效率。当前，美国部分公司发布移动应用程序，电动汽车的车主可以借助移动应用程序，搜索附近的充电桩，在使用之前知悉充电的价格。目前，我国许多企业相继推出智能充电系统的导航系统，积极搭建电动汽车智能充电桩服务平台，但是并未得到良好的应用。
二、电动汽车智能充电桩功能需求
电动汽车充电系统通过供电电源获得源源不断的电能，并传送到蓄电池当中，从而使得电源和蓄电池实现功率转换。通常情况下，电动汽车的充电系统有功率转换单元、充电控制器组成，对充电桩的要求需要满足多个要求：首先，电动汽车在充电过程中，必须满足安全性，保证充当工作人员的安全以及电动汽车蓄电池的安全。其次，是方便使用，智能充电桩具有智能性的特点，并不需要工作人员做出过多的人工干预。再者，充电桩的使用成本较低，其可以保证电动汽车以最低的成本满足整个汽车运行，从而达到提高运行收益的效果，从而推动电动汽车的商业化运行操作。最后是效率高，通过提高充电效率，提高电动汽车能量消耗的运行效率，降低供电能源污染，。总之，电动汽车智能充电桩以电子电力技术作为技术支持，避免使用高强度的非线性设备需求，降低对其他用电设备的有害污染。
三、电动汽车智能充电桩系统设计分析
（一）硬件系统
电动汽车智能充电桩包含复杂的硬件系统，比如主控板、读写器以及触摸屏等，主控板是电动汽车智能充电桩的核心零件，贯彻电动汽车的整个充电过程，在充电过程中，主控板还可以将汽车的充电情况输送给服务器，促进整个汽车充电桩的正常稳定运转。同时，管理部门还需要实时监控充电桩的运行，因此，可以在硬件系统当中安装监控系统，从而实时监控主控板的运行参数，如电压、电流以及电池的状态等。一旦发现问题，可以停止充电，充分保护电动汽车充电池以及工作人员、智能充电桩的安全，以免出现其他安全事故。
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（二）软件系统
电动汽车智能充电桩的运行需要软件系统的支持，如果电动汽车失去电量，必须进行充电操作，实施刷卡支付，进入充电界面。主控板全程控制整个充电过程，一旦充电过程出现问题，就会停止充电，并将错误的参数报告给服务器，进行提示。同时，充电是否可以正常运行，其状态可以在指示灯上进行显示操作。在使用过程中，电动汽车智能充电桩通过模块化的操作，促进充电桩的高效率运转，模块化的操作可以使得智能充电桩提高延展性。从电动汽车智能充电桩模块化设计来看，主要包括主控模块、读卡器模块以及计费模块等等。电动汽车在充电中，需要启动软件系统，之后主控程序会根据系统配置文件程序，加载通信模块，采集和展示各个模块的数据，控制整个充电流程。此外，主控程序还有后台通信能力，可以将电动汽车充电过程中产生的数据以及每一次的充电记录上传到后台通信平台上进行操作。
在设计电动汽车人机交互模式的时候，单元显示的内容较为复杂，主要包括欢迎界面、连接界面以及充电界面、停止充电界面等。其中安全模式主要有读卡器、数据加密以及解密等多个模式组成，带有安全模式的读卡器采用加密模式，对电动汽车车主与充电桩的数据交换进行加密处理，保证信息不会被窃取。同时，安全模式的密钥模式还可以生成各种加密算法，并存储在智能卡当中。数据加密模块按照之前设计的加密方式对充电系统进行操作，并存储在用户的数据区域。解密模块将电动汽车用户的信息还原为原始数据，识别用户，完成扣费功能。
（三）管理系统
电动汽车智能充电桩分布位置比较广，并且没有专门的通信模式，来保证所有的充电设备信息上传成功的同时，降低经济成本。目前，电动汽车充电桩上的通信系统有GPRS系统和CDMA系统共同支持，并配置专门的串口和接口，被分散在各个小区以及公用停车的充电桩，并借助数据汇集器将充电数据汇总上传。此外，电动汽车智能充电桩还可以通过CAN接口的安装通信，采用电力载波的方式汇集信息。对于分散在街道上的单一充电桩则可以采用GPRS系统和CDMA系统专网方式接通通信管道。已经建立监控系统的智能充电桩可以直接与管理中心进行信息交互。通常情况下，电动汽车智能充电桩管理系统包含三层结构：平台层、业务层以及服务层。业务层与服务层相互关联，为数据库提供不同的服务，添加新的服务，其服务功能不涉及已有的服务功能，为扩充电动汽车智能充电桩的应用功能提供便利。人类从原先的单车发展到今天的电动汽车，说明人类社会在不断前进，但是电动汽车的续航能力有限，充电不便利成为限制电动汽车关键因素，也因此降低电动汽车的销量。因此，如何解决电动汽车的充电问题成为人们研究的主要方向。当前，随着人们的研究力度的加大，电动汽车智能充电桩设计系统的出现可以促进我国电动汽车的飞跃式发展。
四、结语
综上所述，随着当前我国国内智能充电桩系统的快速发展，智能充电桩系统的设计已经取得了一定的成绩，积累了一些经验，甚至已经超过了国际电动汽车充电桩的设计水平。但是我们还是应当看到，我国电动汽车智能充电桩的设计系统应用还并不成熟，距离科学完善的智能充电桩系统还有很长一段距离。因此，必须加强对电动汽车智能充电桩系统的创新研究，提高电动汽车智能充电桩的技术水平，为我国电动汽车实业的发展提供强大的技术支持。
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论文作者:刘维新
论文发表刊物:《电力设备》2019年第22期
论文发表时间:2020/4/13
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