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淺談電動車智能充電設計及研究

文章更新時間：2023-09-08　點擊量：935

摘要：優(yōu)化智能充電樁的設計可以解決相關問題，所以電動汽車智能充電樁的設計和關鍵技術是通過文獻和數(shù)據(jù)方法進行研究和探討的。研究發(fā)現(xiàn)，在設計智能充電樁時，需要提高充電樁的天氣適應性和抗電磁干擾能力，因此需要根據(jù)設計要求進行整體設計、可重構模塊化設計等工作，靈活運用DC一體化充電技術、柔性充電堆技術等關鍵技術，優(yōu)化智能充電樁的整體性能。

關鍵字：電動汽車；智能充電樁；能源因特網(wǎng)

前言

在長期發(fā)展過程中，能源問題和環(huán)境問題已經(jīng)成為困擾人類社會的關鍵問題，增加電動汽車的生產(chǎn)可以在一定程度上減少石油等資源的消耗和污染物的排放。然而，電動汽車需要智能充電樁的支持，因此有必要在現(xiàn)有研究結果的基礎上分析電動汽車智能充電樁的設計和關鍵技術。

1電動汽車智能充電樁的政策規(guī)定和現(xiàn)狀

1.1政策規(guī)定

目前，我國對智能充電樁等配套設施制定了相應的政策，如《關于加快電動汽車充電基礎設施建設的指導意見》、《提高新能源汽車充電保障能力行動計劃》等，規(guī)定了智能充電樁的設計、建設[1]。

1.2設計現(xiàn)狀

2022年1月，我國制定了“十四五"現(xiàn)代能源體系規(guī)劃，強調(diào)要積極發(fā)展新能源，努力用新能源取代化石能源，從而轉變能源結構。與此同時，強調(diào)力爭到2025年，電力需求側響應能力達到極限負荷的3%～5%左右，華東、華中、南方等地區(qū)達到極限負荷的5%。在這種情況下，各個領域都需要不斷推進能源低碳轉型，提高能源系統(tǒng)效率。例如，汽車制造領域應積極開發(fā)新能源電動汽車，并設計電動汽車智能充電樁。然而，與西方發(fā)達國家相比，中國的電動汽車起步相對較晚，相關技術還不夠成熟。而且我國電動汽車智能充電樁的設計體系還不完善，設計中還存在一些亟待解決的問題。

1.3電動汽車智能充電樁的類型及比例

一是智能充電樁的類型。從充電方式、充電接口數(shù)量等各個方面來看，智能充電樁的種類很多。比如從充電方式來看，智能充電樁包括三種類型:交流、DC和交流DC；從充電接口數(shù)來看，智能充電樁包括兩種類型:一個充電樁和一個多充電樁。從安裝地點來看，智能充電樁包括兩種類型:公共充電樁和專用充電樁；從安裝方式來看，智能充電樁包括落地式和壁掛式。其中，公共充電樁和專用充電樁是常用的分類，公共充電樁可以為所有或部分社會車輛提供充電服務。專用樁只為部分特定社會車輛服務，一般安裝在單位內(nèi)部場合，僅供單位內(nèi)部人員使用。二是智能充電樁的比例。隨著智能充電樁需求的不斷增加，我國充電樁建設力度不斷加大，充電樁比例不斷提高。根據(jù)中國充電聯(lián)盟的統(tǒng)計，2022年1-8月，我國充電基礎設施增加了169.8萬臺，比2021年1-8月增加了300.5%。并且在2022年1-8月，車樁增量比例達到2.3:第一，有效地改善了“一樁難求"的局面，但這一比例仍未達到國家發(fā)改委提出的相應要求。

2電動汽車智能充電樁設計

2.1總體設計

智能充電樁可分為功能結構模塊、人機交互模塊和安全保護模塊，功能結構模塊可分為主控單元、智能通信單元、功能擴展接口和智能計量結算單元；人機交互模塊分為智能語音輸出單元、智能顯示單元、樁體顯示單元、智能身份識別單元和打印輸出單元；安全保護模塊分為控制引導單元、電氣保護單元、緊急停止單元和防水防塵單元[2]。

2.2人機交互軟件分層設計及界面設計

一是分層設計。智能充電樁的人機交互軟件架構可分為5層，即APP層、BUSS層。、COMP層、INFRA層和DRV層，將APP層作為人機交互系統(tǒng)的高層，將BUSS層作為系統(tǒng)的次高層，并完善BUSS層對按鍵的處理過程(如圖1所示)、編寫各種可以在COMP層操作屏幕的功能函數(shù)，在INFRA層設計屏幕的實際繪制函數(shù)，在DRV層完善硬件驅動程序設計。第二，界面設計。設計界面時，需要設計好人機交互系統(tǒng)的原型和界面。

流程設計工作，比如在設計系統(tǒng)原型時，要充分考慮充電過程中可能出現(xiàn)的問題，優(yōu)化原型流程。在設計界面流程時，要完善界面操作模式，讓用戶在完善各種模式的具體功能之前，可以自主選擇自動模式、定時模式或定費模式。

圖1：BUSS層處理按鍵的過程。

3電動汽車智能充電樁設計的關鍵技術

DC一體化充電技術；柔性充電堆技術

4電動汽車智能充電樁的發(fā)展前景

隨著觀念的不斷變化和技術水平的不斷提高，電動汽車智能充電樁將逐步向調(diào)節(jié)和標準化方向發(fā)展，未來智能充電樁將受到新基礎設施和虛擬電廠技術的加持。到那時，充電樁將不再是單獨的、機械的物理存在，它將具有智能物聯(lián)網(wǎng)的屬性，成為下一代能源互聯(lián)網(wǎng)的重要入口。其中，虛擬電廠可以通過信息技術和軟件系統(tǒng)聚合和協(xié)同優(yōu)化各種分布式資源，如分布式電源、儲能和可調(diào)負荷。此外，虛擬電廠可以通過互聯(lián)網(wǎng)、5G和智能互聯(lián)網(wǎng)等方式調(diào)整。

5安科瑞充電樁收費運營云平臺

5.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術對接入系統(tǒng)的電動電動自行車充電站和各種充電方式進行不間斷的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實時監(jiān)控充電樁的運行狀態(tài)，進行充電服務、支付管理、交易結算、資金管理、電能管理、詳細查詢等。同時，對充電器的過溫保護、漏電、充電器的輸入/輸出過壓、欠壓、低絕緣等各種故障進行預警；充電樁支持通過微信、支付寶、云閃支付掃描碼進行互聯(lián)網(wǎng)接入。

5.2應用場所

充電基礎設施設計適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、工業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學校、園區(qū)等充電樁模式。

5.3系統(tǒng)結構