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摘要：随着我国电动汽车产量的快速攀升，国家对充电设施建设布局规划逐步明晰，社会化资本的投入不断加大，作为能源互联网的重要入口之一，“互联网+充电设施”的市场迅速兴起，（移动）互联网对人们生活方式的影响不断深化，电动汽车充电系统未来面临着不同客户和多样化的服务模式需求，传统相对集中的、专用局域网、模式单一、封闭独立的充电系统将逐步被离散式和分布式充电桩群为主的、基于（移动）互联网、模式多样、互联互通的充电系统所代替。
关键词：电动汽车；智能；充电桩；设计；应用
1智能充电桩的总体设计要求
我国幅员辽阔，跨越了多个温度带，自然环境较为复杂，加之充电桩常工作在强电磁的环境下，这些都对电动汽车智能充电桩的设计提出了更高的要求。
1.1可经受多种极端天气的考验
随着全球气候变暖，极端自然天气事件越来越可能对社会各阶层产生严重影响。智能充电桩，其外部结构必须有良好的密封，水滴，雨水不能进入桩，以免短路或系统故障，也需要形成良好的内部气流，并及时传播的热量所产生的组件。
1.2应具备较强的抗电磁干扰能力
电磁环境是一种由各种电磁感应引起的信号传输干扰。随着无线移动通信技术的飞速发展，电磁干扰已成为最常见的现象之一。在强电磁干扰环境中，在智能电动汽车充电桩的设计，要考虑电气布局，以减少由于电磁干扰引起的不良影响，保证了智能电动汽车充电桩可以正常运行。
2充电桩硬件电路设计
2.1控制器硬件整体
在充电桩系统设计过程中，控制系统是非常重要的一项内容，电池管理系统的控制以及管理往往是通过C44B0X微处理器展开操作，C44B0X微处理器作用主要是针对上位机和控制器进行工作，在这个基础上还可以通过CAN/LIN网络通讯以及动力电池组状态，对所产生的信息进行相关统计与采集，如图1所示。
图1：充电桩控制器硬件框图
在C44B0X控制器系统控制过程中，使用的客户可以自助操作，更好的实现了卡内余额查询的程序设计，并且还赋予了用户监控的权限，另外在显示屏上还可以显示或者选择属于相应的展现模式，比如时间、充电量、余额等等。
时控制系统硬件包括控制电源电路、处理单元以及电能输出等内容。一部分是针对充放电控制的电路，包括信号采集电路、信号调理电路；另一部分则是微处理单元电路、电能输出控制单元电路、控制系统电源电路以及传统的S3C44B0X的外围电路，其中包括实现该系统所需要的5V、3.3V、2.5V电压转换的电源电路、液晶显示接口电路、NandFlash电路设计、电动汽车智能充电桩的设计与应用对电动汽车而言，在配电网当中是一种随机、间歇且分布性的电力负荷，为了使人们使用的更为方便，充换电站应当在较短时间内完成充电，在这种情况下，定然会影响到配电网的工作。而在电动汽车发展过程中，充电设备的发展也有重要作用。作为常见的充电装置，电动汽车充换电交流充电桩会在电动汽车发展过程中产生巨大的作用。
2.2NandFlash电路设计
在充电桩控制系统之中，硬件部分有中央处理器的存在，调度中心则以实时操作系统为基础，其启动程序在FLASHROM当中进行存放。此外，控制系统还在NandFlash当中存放一系列的记录，比方说电压、电流及温度传感器等，进一步对数据和监控进行存放，从而能够使人机交互功能得以实现。
2.3LCD接口设计
本设计所选择的控制芯片S3C44B0X集成当中有显示器但愿的存在。可以进一步对相关液晶屏幕进行控制。LCD驱动控制器可以将接口时序、行和列像素数、屏幕刷新率以及数据总线宽度进行编程与设置。LCD控制器的外部接口信号有：帧同步信号VFRAME、线同步脉冲信号VLINE、像素时钟信号VCLK和LCD驱动器的AC信号VM等。
2.4交流充电桩控制导引电路设计
控制导引电路的作用有：（1）在充电之前确定借口之间的链接是否链接好了。（2）做好供电功率和充电链接装置的登记工作，并做好详细登记。（3）充电的过程中做好监测管理工作。充电电缆可以让电动汽车和充电桩的连接过程中，实现相应的原理。在充电之前，对充电桩的控制装置进行详细的记录与监测，判断其电压值是否符合工作需要，并且确认充电桩各个接口之间的链接，并且可以通过3的PWM信号占空比来确认充电桩电流的最大值，在充电的过程中对其产生的数值进行详细的登记与记录，并且做好详细的检测与登记工作，确保整个充电过程安全进行。
2.5电能输出通断控制设计
从上述总结能够进一步了解到，在检测导引电路正电压减半状态两秒钟的时候，充电桩负荷开关处于闭合状态，开始供电；若回路中出现了任意断点，检测点处电压就会改变，充电桩立刻断开负荷的开关，充电过程中断。
3智能充电桩的设计和实现
3.1外部整体结构和总控单元器件
智能电动汽车充电桩是通过交叉覆盖技术的设计，以及整个桩身结构强度满足IP65防护等级的要求，能有效防止水的渗透。在主体设计、智能电动汽车充电采用镀锌钢五金材料桩，以确保在潮湿、盐雾等的正常运行，汽车烤漆工艺，表面涂上一层保护膜；在零部件的选择，考虑到不同地区之间的不同的微控制器STM32F107VCT6，意法半导体公司生产的，包括高性能ARMCortex-M3内核的32位RISC内核（频率72兆赫）、以太网接口、6和各个控制单元的对接端口，16个IO接口，可以满足初次使用，监测工作的需要。此外，该装置还可以在工业温度范围内正常工作，大大提高了主控单元的效率。
3.2显示和监控单元的设计和实现
该显示单元由LCD显示屏、触摸屏、灯光和按键组成，用户可以通过液晶显示屏显示，并根据其充电的需要对电动车、触摸屏相应的按钮选择相应的服务方案。当服务完成后，指示灯将立即提醒用户充电桩正在工作。当充电完成后，指示灯变红，表明用户正在充电。该系统的工作电压为3.3伏，逻辑电平为0～3.3V，显示屏幕的驱动电压是直流电压，工作温度从0℃～50℃，和宽温度范围是从25到75°C.监控单元主要是用来监视的智能充电桩的工作状态，包括模拟量的采集，采集和开关控制。采集到的模拟系统，将切换到相应的传输信息采集单元，从而提供充电需求匹配收取用户容量；完成充电后失控将引导电动汽车充电桩的用户，其他用户的便利。
3.3智能充电桩软件系统的设计和实现
3.3.1主控模块
主控制模块根据用户的计费消耗需求自动匹配最佳服务方案，然后在客户确认服务后将相应的信息发送到各个硬件模块，然后开始计费。同时，该模块还可以采集各种用户信息，如实现智能充电桩操作数据、收费记录等。
3.3.2安全模块
安全模块是系统的安全存储单元，由密钥管理单元、数据加密单元和解密单元。电动汽车用户在使用IC卡支付过程中，将对用户的个人信息进行加密。此外，系统软件采用密钥管理，可以防止黑客入侵系统，提高用户信息的安全性。值得注意的是，解密单元可以在用户卡结账时自动识别用户的身份，从而完成交易。
3.3.3电气设计
该电路的ESD保护设计主要基于双向瞬态抑制二极管接地。在内部控制板和外部功能模块的连接上，采用电能计量、触摸显示屏、无线通信传输模块和主控单元。
4结束语
综上所述，交流充电桩的共鞥你展开了分析，并对原理图进行了设计，之后介绍车载充电机等内容，结合系统需求和控制器设计硬件。电动汽车充电桩系统的任务是比较繁琐的，相对其他的程序显得尤为复杂，本研究只是对其进行了初步的探索，在研究过程中发现，一些问题还有缺陷存在，技术实现和理论基础也需要研究以及探讨。
参考文献：
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[3]夏德建.电动汽车研究综述[J].能源技术经济，2016.
论文作者:张军
论文发表刊物:《电力设备》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/31
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