智能充電樁開發方案

　　新能源整車產銷“火爆”，充電設施領域的表現也很是活躍。充電樁領域，是新能源汽車產業鏈的又一重要戰場。敏銳的資本蜂擁而至，線下“搶地盤”建充電樁，線上則是各種充電APP，目前下游充電樁運營的提前火熱，直接拉動了上游的設備制造，在短時間內就已經達到白熱化。
 

 

　　智能充電樁--智能充電樁的組成

　　以本方案為例，一般而言，整體系統由四部分組成：電動汽車充電樁、集中器、電池管理系統(BMS)、充電管理服務平臺。

　　外形

　　1、人體工學設計，充分考慮中國人特點，安裝后整機高度、屏幕高度、鍵盤高度、充電接頭安放槽高度，適宜操作;

　　2、上出線口的形式，節省操作者一半的體力;

　　3、考慮人的使用習慣和耐用性，采用觸摸和鍵盤互為備份的操控，觸摸屏和鍵盤采用防雨、防塵的設計;

　　4、具備緊急停機的急停開關;具備充電接頭安放槽，安放槽可防水;5米長的軟電纜。

　　功能

　　1、提供人機交互操作;提供直流、交流充電接口;

　　2、具備語音提示功能;具備刷卡功能;

　　3、具備打印憑條的功能;

　　4、和BMS實時通信，獲取動力電池類型、單體電壓、剩余容量、溫度、告警等信息;

　　5、向充電機發生控制指令、開關信號，控制充電機啟動與停止，獲取充電機狀態信息;

　　6、具備充電接口的連接狀態判斷、聯鎖、控制導引等完善的保護控制邏輯;

　　7、具備CAN2.0B、RS485通訊接口，可以和集中監控通信，上送充電狀態信息;

　　8、具備漏電、短路、過壓、欠壓、過流等保護功能，確保充電樁(栓)可靠運行;防護等級IP54。

　　智能充電樁的總體設計要求

　　我國幅員遼闊，跨越了多個溫度帶，自然環境較為復雜，加之充電樁常工作在強電磁的環境下，這些都對電動汽車智能充電樁的設計提出了更高的要求。

　　1.1可經受多種天氣的考驗

　　隨著全球氣候不斷變暖，自然天氣事件出現的概率越來越高，對社會的各個行業均造成了嚴重的影響。對于智能充電樁而言，其外部結構須具備良好的封閉性，使水珠、雨雪等無法進入樁內，從而避免電路短路或系統故障;內部還需要形成良好要的空氣流動，從而及時散發元器件產生的熱量。

　　1.2應具備較強的抗電磁干擾能力

　　電磁環境主要是由各種電磁感應所造成的信號傳輸干擾現象。在無線移動通信技術快速發展的今天，電磁干擾已經成為比較常見的現象之一。針對有強電磁干擾的工作環境，在設計電動汽車智能充電樁時，需要著重考慮電氣布局，從而降低各種電磁干擾造成的不良影響，確保電動汽車智能充電樁能正常運轉。

　　智能充電樁的設計和實現

　　2.1外部整體結構和總控單元器件

　　電動汽車智能充電樁采用交叉覆蓋工藝設計，整個樁體結構的強度符合IP65防護級別的要求，可有效防止水的滲入，在主體設計方面，電動汽車智能充電樁采用鍍鋅鋼板作為系統硬件材料，且為了保證其可以在潮濕、鹽、霧等環境中正常運轉，采用了汽車烤漆工藝，在其表面涂上了一層保護漆膜;在元器件選型方面，考慮到不同地區的溫差，6個與各個控制單元對接的串口、16個IO接口，可初步滿足使用、監測工作的需求。此外，該設備能在工業級溫度范圍內正常工作，大幅提高了總控單元的運行效率。

　　2.2顯示和監控單元的設計和實現

　　顯示單元由LCD顯示器、觸摸屏、指示燈和按鍵構成，用戶可通過LCD顯示器，并根據自身電動汽車的充電需求，觸摸屏幕上相應的按鍵來選擇合適的服務方案。當服務完成后，指示燈會立即提醒用戶充電樁正處于工作狀態。當充電完成后，指示燈由紅變綠，提示用戶充電完成。該系統的工作電壓為3.3VDC，邏輯電平為0～3.3V，顯示屏驅動電壓為5VDC，工作溫度在0～50℃，寬溫在-25～75℃。監控單元用來主要監督智能充電樁的工作狀態，包括模擬量的采集、開關量的采集和開出拉制。系統采集到模擬量后，會將相應信息傳輸至開關量采集單元，從而為用戶提供與之充電需求相匹配的充電量;開出控制是在完成充電后指引用戶將電動汽車開出充電樁，以方便其他用戶使用。

　　2.3智能充電樁軟件系統的設計和實現

　　2.3.1主控模塊

　　主控模塊可根據用戶的充電消費需求自動匹配最佳服務方案，在客戶確認服務后會將相應的信息傳遞至各個硬件模塊，進而開始充電。同時，該模塊還能收集用戶的各種消費信息，比如智能充電樁的實施運行數據、充電記錄等。

　　2.3.2安全模塊

　　安全模塊是指系統的安全存儲單元，由密鑰管理單元、數據加密單元、解密單元構成。電動汽車用戶在使用IC卡付費的過程中，用戶的個人信息將會獲得加密處理。此外，系統軟件采用了密鑰管理，可防止黑客入侵系統，提高了用戶信息的安全性。值得注意的是，解密單元可在用戶刷卡結賬時自動識別用戶身份，從而完成這項交易工作。

　　2.3.3電氣設計

　　電路的防靜電設計主要以雙向瞬態抑制二極管接地來實現通信線路的防靜電保護。在內部控制板與外部各個功能模塊的連接中采用了電能計量、觸摸顯示屏、無線通信傳輸模塊和總控單元等。