智能充电桩开发方案

　　新能源整车产销“火爆”，充电设施领域的表现也很是活跃。充电桩领域，是新能源汽车产业链的又一重要战场。敏锐的资本蜂拥而至，线下“抢地盘”建充电桩，线上则是各种充电APP，目前下游充电桩运营的提前火热，直接拉动了上游的设备制造，在短时间内就已经达到白热化。
 

 

　　智能充电桩--智能充电桩的组成

　　以本方案为例，一般而言，整体系统由四部分组成：电动汽车充电桩、集中器、电池管理系统(BMS)、充电管理服务平台。

　　外形

　　1、人体工学设计，充分考虑中国人特点，安装后整机高度、屏幕高度、键盘高度、充电接头安放槽高度，适宜操作;

　　2、上出线口的形式，节省操作者一半的体力;

　　3、考虑人的使用习惯和耐用性，采用触摸和键盘互为备份的操控，触摸屏和键盘采用防雨、防尘的设计;

　　4、具备紧急停机的急停开关;具备充电接头安放槽，安放槽可防水;5米长的软电缆。

　　功能

　　1、提供人机交互操作;提供直流、交流充电接口;

　　2、具备语音提示功能;具备刷卡功能;

　　3、具备打印凭条的功能;

　　4、和BMS实时通信，获取动力电池类型、单体电压、剩余容量、温度、告警等信息;

　　5、向充电机发生控制指令、开关信号，控制充电机启动与停止，获取充电机状态信息;

　　6、具备充电接口的连接状态判断、联锁、控制导引等完善的保护控制逻辑;

　　7、具备CAN2.0B、RS485通讯接口，可以和集中监控通信，上送充电状态信息;

　　8、具备漏电、短路、过压、欠压、过流等保护功能，确保充电桩(栓)可靠运行;防护等级IP54。

　　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可经受多种天气的考验

　　随着全球气候不断变暖，自然天气事件出现的概率越来越高，对社会的各个行业均造成了严重的影响。对于智能充电桩而言，其外部结构须具备良好的封闭性，使水珠、雨雪等无法进入桩内，从而避免电路短路或系统故障;内部还需要形成良好要的空气流动，从而及时散发元器件产生的热量。

　　1.2应具备较强的抗电磁干扰能力

　　电磁环境主要是由各种电磁感应所造成的信号传输干扰现象。在无线移动通信技术快速发展的今天，电磁干扰已经成为比较常见的现象之一。针对有强电磁干扰的工作环境，在设计电动汽车智能充电桩时，需要着重考虑电气布局，从而降低各种电磁干扰造成的不良影响，确保电动汽车智能充电桩能正常运转。

　　智能充电桩的设计和实现

　　2.1外部整体结构和总控单元器件

　　电动汽车智能充电桩采用交叉覆盖工艺设计，整个桩体结构的强度符合IP65防护级别的要求，可有效防止水的渗入，在主体设计方面，电动汽车智能充电桩采用镀锌钢板作为系统硬件材料，且为了保证其可以在潮湿、盐、雾等环境中正常运转，采用了汽车烤漆工艺，在其表面涂上了一层保护漆膜;在元器件选型方面，考虑到不同地区的温差，6个与各个控制单元对接的串口、16个IO接口，可初步满足使用、监测工作的需求。此外，该设备能在工业级温度范围内正常工作，大幅提高了总控单元的运行效率。

　　2.2显示和监控单元的设计和实现

　　显示单元由LCD显示器、触摸屏、指示灯和按键构成，用户可通过LCD显示器，并根据自身电动汽车的充电需求，触摸屏幕上相应的按键来选择合适的服务方案。当服务完成后，指示灯会立即提醒用户充电桩正处于工作状态。当充电完成后，指示灯由红变绿，提示用户充电完成。该系统的工作电压为3.3VDC，逻辑电平为0～3.3V，显示屏驱动电压为5VDC，工作温度在0～50℃，宽温在-25～75℃。监控单元用来主要监督智能充电桩的工作状态，包括模拟量的采集、开关量的采集和开出拉制。系统采集到模拟量后，会将相应信息传输至开关量采集单元，从而为用户提供与之充电需求相匹配的充电量;开出控制是在完成充电后指引用户将电动汽车开出充电桩，以方便其他用户使用。

　　2.3智能充电桩软件系统的设计和实现

　　2.3.1主控模块

　　主控模块可根据用户的充电消费需求自动匹配最佳服务方案，在客户确认服务后会将相应的信息传递至各个硬件模块，进而开始充电。同时，该模块还能收集用户的各种消费信息，比如智能充电桩的实施运行数据、充电记录等。

　　2.3.2安全模块

　　安全模块是指系统的安全存储单元，由密钥管理单元、数据加密单元、解密单元构成。电动汽车用户在使用IC卡付费的过程中，用户的个人信息将会获得加密处理。此外，系统软件采用了密钥管理，可防止黑客入侵系统，提高了用户信息的安全性。值得注意的是，解密单元可在用户刷卡结账时自动识别用户身份，从而完成这项交易工作。

　　2.3.3电气设计

　　电路的防静电设计主要以双向瞬态抑制二极管接地来实现通信线路的防静电保护。在内部控制板与外部各个功能模块的连接中采用了电能计量、触摸显示屏、无线通信传输模块和总控单元等。