摘(zhāi)要：隨著充(chōng)電樁(zhuāng)技術(shù)的發展，以及(jí)人(rén)們(mén)對電動汽車快速充電的需(xū)求(qiú)，很(hěn)多(duō)廠(chǎng)商開始(shǐ)對智能充(chōng)電樁(zhuāng)進行(háng)研究。以(yǐ)電動(dòng) 汽(qì)車智能充(chōng)電(diàn)樁的發(fā)展現狀(zhuàng)為背(bèi)景(jǐng)，進行了(liǎo)智能電動汽車充電樁係(xì)統(tǒng)硬(yìng)件電(diàn)路的(dí)研(yán)究(jiū)。

關鍵(jiàn)詞：充電樁(zhuāng)；電(diàn)動(dòng)汽車(chē)；硬件設計(jì)

 

 

        近幾年(nián)，國內的(dí)電網公(gōng)司(sī)已經(jīng)陸(lù)續建立了超(chāo)過(guò)600多(duō)座充電(diàn)站以及20000多台分散的充(chōng)電樁(zhuāng),形成了一(yī)定(dìng)的規(guī)模。很(hěn)多企(qǐ)業(yè)也提岀(chū)了電動汽車智(zhì)能(néng)充(chōng)電(diàn)的(dí)導航係統(tǒng)，智(zhì)能充(chōng)電樁(zhuāng)設(shè)計(jì),同(tóng)時還建(jiàn)立(lì)了智(zhì)能服務平(píng)台(tái)，但是迄今(jīn)為(wéi)止(zhǐ),智能(néng)充(chōng)電服務(wù)還沒(méi)有(yǒu)岀現。

 

       通(tōng)常情況(kuàng)下(xià),充電樁就是一種為(wéi)電動(dòng)汽(qì)車(chē)提供電(diàn)能(néng)的裝(zhuāng)置(zhì)，對於長期使(shǐ)用電(diàn)動(dòng)車(chē)的人來(lái)說(shuō)非常(cháng)便捷，目充電樁主要有(yǒu)2種(zhǒng):直流(liú)充(chōng)電(diàn)樁(zhuāng)及交流充電樁(zhuāng)。直(zhí)流(liú)充電(diàn)樁(zhuāng)也被(bèi)稱(chēng)之(zhī)為(wéi)非(fēi)車載充電機,其原(yuán)理(lǐ)是將(jiāng)直流電輸岀，為電(diàn)池充電，一般(bān)來(lái)說功率很(hěn)大(dà)，現在(zài)主(zhǔ)要是60kW，120kW以及200kW為主,所以采用(yòng)直(zhí)流充(chōng)電樁(zhuāng)速度(dù)快(kuài)，一(yī)般直流充電(diàn)樁都(dū)是岀現(xiàn)在火車站(zhàn)以(yǐ)及(jí)飛機場(cháng)等(děng)地(dì)。

       交(jiāo)流(liú)充電(diàn)樁的原理是(shì)將(jiāng)三相(xiāng)或者是單相的(dí)交流電采用車(chē)載(zǎi)充電機轉換為直流電(diàn)進(jìn)行輸(shū)岀，通常(cháng)功率比(bǐ)直(zhí)流充(chōng)電(diàn)樁要小,主要是(shì)7kW，22kW以(yǐ)及40kW為主(zhǔ),相比於直流充電(diàn)樁充(chōng)電(diàn)的速(sù)度比較慢(màn)，一般都岀現(xiàn)在(zài)小區(qū)或(huò)者(zhě)是市內(nèi)的(dí)停車(chē)場中。

 

1.硬(yìng)件(jiàn)設(shè)計(jì)

       在(zài)整個(gè)係(xì)統(tǒng)的(dí)設計(jì)過程中(zhōng)，控製(zhì)係統(tǒng)的設計是(shì)一個(gè)核(hé)心環(huán)節(jié)，須要通過C44Box對電(diàn)池管理(lǐ)係統(tǒng)進(jìn)行(háng)控(kòng)製(zhì)，這個(gè)處(chǔ)理(lǐ)器(qì)的主要(yào)作用(yòng)是(shì)用來(lái)進行(háng)控(kòng)製，然後再采(cǎi)用(yòng)網(wǎng)絡(luò)通信係統來完成(chéng)信息的(dí)采集和統計(jì)。

       本(běn)文(wén)所設(shè)計的控(kòng)製係統(tǒng)能夠由(yóu)客(kè)戶(hù)進行(háng)控製(zhì)，用(yòng)戶可(kě)以采用係統查詢到(dào)卡(qiǎ)裏(lǐ)麵的(dí)餘額數目，並且通過係統的(dí)顯示屏，可以(yǐ)看見(jiàn)目電(diàn)池(chí)的電量(liáng)以(yǐ)及充電(diàn)所(suǒ)需的(dí)時間(jiān)等(děng)。係統的時(shí)間(jiān)控製(zhì)係統(tǒng)主要由電能輸岀，電源電路(lù)以(yǐ)及單(dān)元處理(lǐ)等(děng)幾個硬件組(zǔ)成。係(xì)統中還(huán)有(yǒu)一個(gè)電路是用於(yú)控製(zhì)充(chōng)放電的(dí)，由(yóu)信號采(cǎi)集(jí)電(diàn)路和信號(hào)調理(lǐ)電(diàn)路組成,這(zhè)個電(diàn)路(lù)的作用就是(shì)對係統電源(yuán)整體(tǐ)的輸岀(chū)進行(háng)有效(xiào)的(dí)控製(zhì),保(bǎo)證(zhèng)係(xì)統的正(zhèng)常運行，電(diàn)源(yuán)電(diàn)路(lù)在傳輸(shū)的(dí)過(guò)程(chéng)中，係統(tǒng)要將電(diàn)壓(yā)轉換(huàn)為(wéi)電(diàn)源(yuán)電路(lù)，液晶顯示(shì)接口電(diàn)路(lù)以(yǐ)及(jí)NoFlash電路(lù)設計(jì)。

2.NandFlash電路設計

       充電樁控製係統在(zài)進(jìn)行控(kòng)製的時候，硬(yìng)件(jiàn)部分需(xū)要(yào)通(tōng)過處理器(qì)進(jìn)行(háng)處理(lǐ)，我們(mén)將調(tiáo)度(dù)平台當作(zuò)主(zhǔ)要的操作步(bù)驟(zhòu),啟(qǐ)動的程序(xù)要(yào)在ROM裏(lǐ)麵(miàn)進行(háng)。同時(shí),一(yī)些記錄會存放在(zài)控製係統裏麵，這些記(jì)錄會存放在(zài)NandFlash裏麵，比(bǐ)如電流(liú)，電(diàn)壓(yā)和(hé)傳感器(qì)數(shù)據,通(tōng)過(guò)數(shù)據存放，可(kě)以快速(sù)地完(wán)成人(rén)機交(jiāo)換(huàn)。

3.LCD接(jiē)口(kǒu)設(shè)計

       進行LCD接口(kǒu)的(dí)設計(jì)時(shí),本(běn)文采用的是S3C44BOX芯(xīn)片，用這(zhè)個芯片作為控(kòng)製(zhì)芯片，通(tōng)過S3C44BOX能夠實現(xiàn)液(yè)晶屏(píng)幕(mù)的控製。采(cǎi)用LCD對(duì)控製器(qì)進(jìn)行驅動，可(kě)以找(zhǎo)到接口的時(shí)序和像素數(shù)，通過相關的(dí)數(shù)據進行總綫(xiàn)寬度程序(xù)的編寫(xiě)。在LCD控製(zhì)器的外(wài)部接口中主要有這幾個(gè)信(xìn)號(hào):VLINE綫同(tóng)步(bù)脈(mài)衝(chōng)信號，VFRAME幀同(tóng)步信號(hào)，AC信號以及VCLK像時(shí)重信(xìn)號。

4.交(jiāo)流充電(diàn)樁(zhuāng)控(kòng)製導(dǎo)引(yǐn)電路(lù)設計

       導(dǎo)引(yǐn)電路(lù)作用如(rú)下。

     （1）進(jìn)行(háng)充電(diàn)操(cāo)作之,需(xū)要對(duì)接(jiē)口處(chǔ)的(dí)連接進行檢查。

     （2）下(xià)一步(bù)進(jìn)行(háng)電(diàn)功率(shuài)與(yǔ)充電連接裝置的相關(guān)工(gōng)作,所登(dēng)記(jì)的內(nèi)容(róng)要保證(zhèng)準(zhǔn)確(què)。

     （3）進行(háng)充(chōng)電時(shí)要保(bǎo)證好(hǎo)監(jiān)管工(gōng)作(zuò)。充(chōng)電樁(zhuāng)和(hé)需要充電的(dí)電動汽車(chē)進行連接的時候(hòu)，通(tōng)過(guò)充電電(diàn)纜進行(háng)連接(jiē)是(shì)較(jiào)好(hǎo)的(dí)方式(shì)，為了可以實現(xiàn)這(zhè)個原(yuán)理(lǐ),在進(jìn)行(háng)充(chōng)電工作(zuò)之，要有效的控製好(hǎo)充電樁，進(jìn)行有效(xiào)的監(jiān)測(cè)和控(kòng)製並記錄。記(jì)錄完(wán)成(chéng)之後判(pàn)定電壓值(zhí)是否符合(hé)要(yào)求，同(tóng)時對(duì)所有的(dí)接口間(jiān)的鏈接(jiē)進(jìn)行確(què)認(rèn)，再(zài)由(yóu)PWM信號的(dí)判(pàn)定結(jié)果(guǒ)將充電樁(zhuāng)的較大(dà)值(zhí)進(jìn)行(háng)確定，不(bù)僅是(shì)充電(diàn)的過程中(zhōng)，充(chōng)電也要記錄要相關的數值(zhí)，保(bǎo)證整(zhěng)個(gè)過(guò)程(chéng)的安穩。

5.電能(néng)輸出通斷(duàn)控製設(shè)計

        通過上(shàng)麵(miàn)的設(shè)計內容，能夠(gòu)知道在對導(dǎo)引電(diàn)路正電(diàn)壓減半狀態進(jìn)行檢測時(shí)，充(chōng)電(diàn)樁(zhuāng)的負荷(hé)開關(guān)閉合能夠(gòu)對(duì)充(chōng)電(diàn)的具(jù)體(tǐ)情況(kuàng)進行決(jué)定(dìng)，在開(kāi)始供電的(dí)時(shí)候(hòu)，如(rú)果(guǒ)同一(yī)電(diàn)路(lù)裏(lǐ)麵存在了斷點(diǎn)，檢(jiǎn)測(cè)的過程中(zhōng)就會(huì)產(chǎn)生(shēng)電(diàn)壓的波動,如(rú)果(guǒ)將負(fù)荷的開關關閉,那麼(mó)充電(diàn)的過程就會(huì)中斷。

 

1，係(xì)統架構(gòu)

         安科瑞Acrelcloud-充電樁收費運營(yíng)雲(yún)平(píng)台係統通過物(wù)聯(lián)網技(jì)術對接(jiē)入係統的(dí)充電(diàn)樁站點和各個充電樁進(jìn)行(háng)不間(jiān)斷地(dì)數據采集和(hé)監(jiān)控(kòng)，同(tóng)時對各類故障如充(chōng)電機(jī)過(guò)溫保(bǎo)護(hù)，充電機輸(shū)入輸(shū)出過壓，欠(qiàn)壓，絕緣檢(jiǎn)測故障等一係(xì)列故(gù)障(zhàng)進(jìn)行(háng)預警(jǐng)；用(yòng)戶通過(guò)小(xiǎo)程序(xù)掃(sǎo)描(miáo)二維碼，進行(háng)支付後(hòu)，係統發起充(chōng)電請求(qiú)，控(kòng)製二維(wéi)碼對應的充(chōng)電樁完成(chéng)電(diàn)動(dòng)汽車(chē)的充(chōng)電過程。

         充(chōng)電樁(zhuāng)可選配WIFI模(mó)塊或GPRS模(mó)塊接(jiē)入互(hù)聯(lián)網，配合(hé)加密(mì)技術(shù)和秘鑰分發(fā)技(jì)術，基於(yú)TCP/IP的數據(jù)交(jiāo)互協議(yì)，與雲端(duān)進行(háng)直連。雲平(píng)台包含了(liǎo)充電(diàn)收費和(hé)充電樁運(yùn)營的所有功能(néng)，具體功(gōng)能(néng)如下：

         資(zī)源(yuán)管(guǎn)理：充電站(zhàn)檔(dàng)案管理(lǐ)，充(chōng)電樁(zhuāng)檔(dàng)案管理(lǐ)，用(yòng)戶(hù)檔案管理(lǐ)，充電樁(zhuāng)運(yùn)行監(jiān)測，充電(diàn)樁異(yì)常(cháng)交(jiāo)易(yì)監測

         交(jiāo)易結(jié)算(suàn)：充電(diàn)價(jià)格策略(lüè)管理(lǐ)，預(yù)收費(fèi)管理(lǐ)，賬(zhàng)單(dān)管(guǎn)理，營收(shōu)和(hé)財(cái)務(wù)相(xiāng)關報(bào)表(biǎo)

         用戶管(guǎn)理：用(yòng)戶(hù)注(zhù)冊(cè)，用戶登錄，用戶帳(zhàng)戶(hù)管理，消(xiāo)息(xī)管(guǎn)理

         充(chōng)電服務(wù)：充電(diàn)設施搜索(suǒ)，充電(diàn)設施(shī)查(chá)看，地圖(tú)尋(xún)址，在(zài)綫(xiàn)自助支(zhī)付(fù)充電，充電(diàn)結算，導航等

         小程(chéng)序：掃(sǎo)碼充電，賬(zhàng)單支付等(děng)功能

         數據服務：數據采集，短(duǎn)信(xìn)提醒(xǐng)，數(shù)據存儲和(hé)解(jiě)析

         變壓器監控：監(jiān)控充(chōng)電站(zhàn)變(biàn)壓器負荷(hé)，每個充(chōng)電站(zhàn)配(pèi)備(bèi)一塊(kuài)ARCM300T無(wú)綫(xiàn)表(biǎo)，超(chāo)負荷時(shí)係(xì)統自動對充電樁的(dí)進行(háng)調度管理(lǐ)，即當負荷超過百(bǎi)分(fēn)之五(wǔ)十(shí)時，係統會(huì)限製新增開始(shǐ)充(chōng)電的充(chōng)電(diàn)樁(zhuāng)的功率(shuài)，降為(wéi)百分(fēn)之(zhī)五(wǔ)十，當變(biàn)壓器(qì)負荷超過(guò)百(bǎi)分之八(bā)十(shí)時，係統(tǒng)將(jiāng)不允許新增充電樁開始充(chōng)電，直到負(fù)荷下降為(wéi)止(zhǐ)。

2，平台(tái)功(gōng)能

2.1平台登錄(lù)

        在瀏覽器(qì)打(dǎ)開雲(yún)平(píng)台(tái)鏈接(jiē)，輸入賬戶(hù)名和權(quán)限密(mì)碼，進行(háng)登錄，防(fáng)止未授權人員瀏(liú)覽(lǎn)有關信(xìn)息。

2.2平(píng)台首頁

        平台首頁總(zǒng)覽每天的(dí)開(kāi)戶(hù)數，充值金額，充電金額(é)，充電(diàn)度(dù)數，充電次(cì)數，充電時長(cháng)，累(léi)計的開(kāi)戶(hù)數(shù)，充值金(jīn)額，充電金(jīn)額，充(chōng)電(diàn)度數(shù)，充(chōng)電次數(shù)，充電時(shí)長，以(yǐ)及相應的(dí)環比增長和同比(bǐ)增長(cháng)以(yǐ)及樁，站(zhàn)分布地(dì)圖導航，本月充(chōng)電統(tǒng)計(jì)。

2.3實(shí)時監控(kòng)

充電站監控

        充電站監控頁麵監視(shì)用(yòng)戶充電(diàn)槍(qiāng)總數，正在充電的槍(qiāng)數，空閒槍數(shù)，插槍(qiāng)數量，故障槍(qiāng)數量等(děng)，匯總了用(yòng)戶(hù)擁有(yǒu)各(gè)樁的(dí)當日(rì)充(chōng)電總次數(shù)，總電(diàn)量，總(zǒng)時(shí)長(cháng)，進行(háng)負荷限製(zhì)，故障(zhàng)查(chá)詢。

充電槍(qiāng)監(jiān)控(kòng)

        充(chōng)電樁監控頁(yè)麵充電(diàn)槍的基(jī)本(běn)信(xìn)息(xī)，今日充(chōng)電電(diàn)量(liáng)，今(jīn)日充電次數(shù)，今日(rì)充電(diàn)時(shí)長和累(léi)計充電(diàn)電量，累計充(chōng)電(diàn)次數(shù)，累(léi)計(jì)充電時(shí)長等，充(chōng)電(diàn)電(diàn)壓(yā)電流(liú)等參數(shù)。

2.4小程序

搜(sōu)索與使(shǐ)用

         小程序可以(yǐ)通過(guò)掃(sǎo)描二維(wéi)碼(mǎ)和文(wén)字(zì)搜索找到(dào)，點擊後(hòu)可以(yǐ)加(jiā)入到(dào)小程(chéng)序列(liè)表，如下(xià)圖所(suǒ)示

     

授權(quán)登(dēng)錄(lù)界(jiè)麵

        用(yòng)戶(hù)通(tōng)過(guò)搜(sōu)索或(huò)者掃碼等(děng)途徑(jìng)初次打開(kāi)小(xiǎo)程序(xù)時，會進入這個(gè)頁麵(miàn)，需(xū)要(yào)用戶授(shòu)權登(dēng)錄(lù)才可(kě)以進(jìn)入小(xiǎo)程序主功能(néng)頁麵，如圖(tú)所(suǒ)示(shì)

       

主功能(néng)頁

        初(chū)次(cì)進入主功能頁時需(xū)要(yào)授權定位才可以使(shǐ)用(yòng)地(dì)圖相關功(gōng)能(néng)，在(zài)地圖(tú)上查(chá)看(kàn)到當(dāng)所(suǒ)在(zài)區(qū)域的(dí)充電站，查看充(chōng)電(diàn)站信息，可以(yǐ)進(jìn)行(háng)掃(sǎo)碼(mǎ)充(chōng)電操作，地圖導航(háng)等

    

充電(diàn)

        掃描充電(diàn)槍上的二維碼(mǎ)，如果當充電(diàn)樁可(kě)用即可進入(rù)充電(diàn)選擇(zé)頁麵(miàn)，可以查(chá)看到(dào)當(dāng)的充(chōng)電(diàn)站名(míng)稱，充(chōng)電(diàn)槍名稱，以及(jí)當的(dí)賬(zhàng)戶餘額(é)，電(diàn)價和(hé)預計可充電量等(děng)數(shù)據(jù)，還可以查看(kàn)當(dāng)賬戶(hù)的歷史(shǐ)充電(diàn)記錄。充電(diàn)方式分(fēn)為按(àn)時(shí)間(jiān)充電(diàn)，按金額充電(diàn)，按(àn)電(diàn)量(liáng)充電這三種方式(shì)。充電結束可以進進行(háng)評價(jià)。

   

個(gè)人信(xìn)息

        個(gè)人信(xìn)息(xī)可以(yǐ)顯示當(dāng)登錄(lù)賬號(hào)的昵稱(chēng)和餘額(é)，同時(shí)包(bāo)括，充(chōng)值，充值(zhí)記(jì)錄(lù)查(chá)詢，賬(zhàng)單(dān)查詢，充(chōng)電(diàn)記錄(lù)查詢，設(shè)置支付密碼等功能(néng)

      

3，硬(yìng)件配置

3.1平(píng)台服務(wù)器：建議按照(zhào)我方配置(zhì)購買，或者客戶(hù)自(zì)己租用阿(ā)裏雲(yún)資源。

硬(yìng)件配置清單：（如(rú)申請阿裏(lǐ)雲(yún)可忽略）

 

 

若客(kè)戶(hù)自己(jǐ)租用(yòng)阿裏(lǐ)雲(yún)服(fú)務器，服務器(qì)配置(zhì)根據充(chōng)電槍(qiāng)點(diǎn)數(shù)的不同，分(fēn)別如下(xià)：

3.2現(xiàn)場(cháng)硬件配(pèi)置清(qīng)單：

 

 

       通(tōng)過(guò)上麵(miàn)內容的介紹能夠得(dé)岀，在進(jìn)行交流充(chōng)電(diàn)樁的分(fēn)析 時(shí)，比較重(zhòng)要的就(jiù)是原(yuán)理(lǐ)圖(tú)的(dí)分析(xī)，通過原(yuán)理圖(tú)和車載(zǎi)充電內 容(róng),然後與(yǔ)控製(zhì)器進(jìn)行結(jié)合(hé)研(yán)究硬(yìng)件的設計(jì)。電動汽車充電(diàn)樁 的工作(zuò)原理相對比較復(fù)雜(zá)，程(chéng)序(xù)的設(shè)計也(yě)比較繁瑣(suǒ)，本(běn)文的研(yán) 究隻是進行(háng)初(chū)步的探索，仍然存(cún)在(zài)一(yī)些問題，在(zài)以後(hòu)的(dí)工(gōng)作(zuò)中 需要繼續(xù)研究。

 

[1]張(zhāng)謙，韓(hán)維(wéi)健,俞集輝，等.電(diàn)動汽車充電(diàn)站仿真模(mó)型(xíng)及 其對(duì)電網諧(xié)波影響(xiǎng)[J].電工技術(shù)學報(bào)，2012(2)

[2]王妍，智能電動汽車充(chōng)電(diàn)樁(zhuāng)的設(shè)計與應(yīng)用

[3]安科(kē)瑞企業(yè)微(wēi)電(diàn)網設計與應用手冊(cè).2020.06版