摘要：为了推动新能源汽车行业发展，针对电动汽车交流充电桩系统进行分析。介绍交流充电桩设计原则，明确系统设计基本要求，其次从结构、基本原理以及系统设计这两个方面展开论述，最后总结了今后发展趋势，了解到交流充电桩系统在电动汽车领域的重要作用。
关键词：电动汽车；交流充电桩系统；新能源汽车；人机交互
现如今，新能源汽车已经逐步占据我国的汽车行业，这为新能源汽车应用提供了条件。电动汽车补充电能一般是通过替换新电池、充电桩以及充电站这三种形式实现，因为电动汽车行驶范围比较广，且没有固定性，所以续航能力较差，为了实现电动汽车正常运行，需要为充电桩赋予全方位与信息化的特点。鉴于此，今后充电设备发展的过程中，需要实现充电桩布点的灵活性，为新能源汽车运行提供便利。
1 交流充电桩设计基本原则
针对交流充电桩系统的设计，要以国家有关部门制定的标准为依据，其中主要包括传导设备、充电接口以及充电系统。那么在设计过程中需要遵循以下几点原则：（1）实用性原则。新能源汽车的服务对象为企业和用户，其本身所具备的功能必须要满足用户要求，有多种充电模式可以选择；（2）智能性原则。电动汽车交流充电桩的设计，需要以自助充电的模式存在，遵循智能性原则，应用信息化技术，可以自动采集与处理汽车运行中的数据。如此一来，汽车可以自行检测故障，节省人工检查与管理这一环节，提高电动汽车运行以及充电的效率[1]。除此之外，设计过程中应用信息化技术，还可以达到人机交互这一目标，使操作更加便利；（3）稳定性原则。交流充电桩设计遵循稳定性原则，可以在无人值守的前提下运行，并且保证运行的安全性与稳定性，不会对用户以及相关设备造成损害，也具有抗干扰性与适应性特点。
2 电动汽车交流充电桩系统设计
2.1充电桩结构与运行原理
交流充电桩处于运行状态下，输入端要连接交流电网，而输出端则要安装于充电插头上，利用电动汽车实现连接，使电动汽车获得运行需要的电能。通常交流充电桩系统设计过程中，主要是以模块化为主，其中主要包括计量模块、账务管理模块、人机交互模块、电气模块和桩体这几个部分。具体分析如下：
（1）计量模块。计量模块负责充电桩电流、电压、输出电能、输出功率的监控、测量，常用设备为智能电表[2]。通过计量模块，可以获得准确的电量，管理控制用户端，与控制器实现双向信息共享。计量模块内设置智能电表，提高充电设备运行的自动化；（2）账务管理模块。该模块的作用是计算电价、电量，从而得到准确的消费金额，以此为依据收取费用。为了保质保量的完成账务管理，需要同时运行控制器与嵌入式打印机。对于费用的收取，一般是以梯形电价为主，控制器实时计费，以此便可以完成收费。控制器内部包括电量使用消费数据，将其传递至打印机，获得详细的消费使用数据；（3）人机交互模块。通过人机交互模块可以获取客户要求，人际交互模块主要是通过触摸屏进行操作。用户按照实际情况选择需要的功能，通过充电桩了解充电期间的所有数据。人机交互模块运行期间，设备可以实现自行充电，在显示屏上选择相应的充电方案；（4）电气模块。电气模块的作用是控制电能输入以及进出，若期间发生突发性状况，可以在短期内将电能输入断开，保证充电桩运行的安全性；（5）桩体。按照充电桩使用空间以及模式，可以将桩体划分成落地式桩体、壁挂式桩体这两种。其中落地式充电桩主要是在占地面积较大的空间运用，例如停车场，而壁挂式充电桩则适合用于室内。
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2.2交流充电桩系统设计
交流充电桩系统中的硬件平台关系到所有功能的发挥，必须要保证设计的科学性，只有如此才能够提高充电桩运行效率，为电动汽车的用户提供舒适的驾驶体验，同时也可以保护交流充电桩。一些交流充电桩进行硬件设计的过程中，主要是现在用模块化设计方法。按照不同功能，将充电桩划分为多个模块，在利用串口、CAN通信等实现控制器的数据通信。这种模块化设计的使用有极大优势，例如交流充电桩系统中的部分区域模块出现故障，并不会对其他模块运行造成影响，极大的保证了交流充电桩系统安全运行，同时也为交流充电桩系统的维修、维护等提供便利条件。
在注册阶段，充电桩地理位置被储存到运营管理中心内，而后台数据中心便会通过统一管理实现充电桩的有效运行。电动汽车车主RFID卡密码、余额、消费记录等也被储存在后台管理中心内，充电桩运行过程中和后台数据实现通信，如此一来便可以获得有价值的信息数据[3]。交流充电桩系统在运行期间，所有充电桩都有各自的编号，使用软件对各个充电桩进行配置，将设备编号输入至控制器存储器内，从而确认为充电桩的身份，提高充电桩的管理效率。通常充电桩的编号是以14位阿拉伯数字的形式存在，主要包括三个部分，前半部分为6个数字，指代所在地区城市的行政区号，中间4个数字代表街道编号，最后4个数字是指连接互联网顺序。当充电桩与网络连接并且上电后，充电桩的编号便会利用网络接口传递到后台管理系统当中，由后台管理系统进行储存，后期便可以通过识别充电桩编号的方式完成高效管理，根据编号将采集到的数据、充电桩一一对应，如果充电桩运行过程中出现故障，可以及时调取相关数据将问题解决。
3 电动汽车交流充电桩系统发展趋势
为了实现我国新能源汽车行业的快速发展，各个制造商开始相继投入到充电桩研究当中。但是电动汽车本身行驶时间有限，即便是在电池满电情况下，能够行驶距离也无法超过三百千米。所以电动汽车充电桩系统的设计，必须要以能源补充为核心。日本在2010年国内的充电站就已经多达数百座，美国的充电设备产业的发展速度更是非常迅速。我国在电动汽车、交流充电桩系统研究的过程中，出台了多项政策为其提供推动力，例如从2016年1月1日开始实施的《电动汽车传导充电连接装置：通用要求》（GB/T20234.1-2015）以及《电动汽车传导充电连接装置：交流充电接口》（GB/T20234.2-2015）等，使电动汽车充电设备的研发更加深入[4]。
除此之外，我国在电动汽车这一领域，不同类型的充电设施研发同步进行，在未来有非常大的潜力。各个地区结合电动汽车行业发展现状建设电动汽车充电桩、充电站。相关数据显示，截止到2015年末，我国已经投入运行的直流充电桩数量为 3.89万，常规充电桩数量达到 2.77万，随后发展到2018年，电动汽车产量超过300万，预计2019年产量会翻倍增加。鉴于此，今后电动汽车交流充电桩系统的研究会更加深入，从而提高市场竞争力。
结束语：
综上所述，电动汽车交流充电桩系统的设计，能够提高系统运行效率，与用户有效交流，同时也为充电系统管理提供支持。随着相关研究的深入，交流充电桩系统必然会朝着智能化方向不断前进，从而推动我国新能源汽车行业的飞速发展。
参考文献：
[1]李炳华,吴生庭,董青,徐学民.电动汽车充电基础设施国标图集18D705-2要点分析[J].建筑电气,2018,37(11):3-9.
[2]田奕.基于STM32F103RCT6的电动汽车交流充电桩的硬件系统设计[J].科学技术创新,2018(28):61-62.
[3]张黎辉.温湿度对交流充电桩示值误差的影响[J].计测技术,2018,38(04):43-45.
[4]唐玉建,陈河,高金鹏,李涛.一种面向互联网的交流充电桩的设计[J].电气技术,2018,19(08):157-163.
论文作者:黎健
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/30
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