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浅谈电动车智能充电设计及研究

文章更新时间:2023-09-08 点击量:208

摘要:优化智能充电桩的设计可以解决相关问题,所以电动汽车智能充电桩的设计和关键技术是通过文献和数据方法进行研究和探讨的。研究发现,在设计智能充电桩时,需要提高充电桩的天气适应性和抗电磁干扰能力,因此需要根据设计要求进行整体设计、可重构模块化设计等工作,灵活运用DC一体化充电技术、柔性充电堆技术等关键技术,优化智能充电桩的整体性能。


关键字:电动汽车;智能充电桩;能源因特网


前言

在长期发展过程中,能源问题和环境问题已经成为困扰人类社会的关键问题,增加电动汽车的生产可以在一定程度上减少石油等资源的消耗和污染物的排放。然而,电动汽车需要智能充电桩的支持,因此有必要在现有研究结果的基础上分析电动汽车智能充电桩的设计和关键技术。


1电动汽车智能充电桩的政策规定和现状


1.1政策规定

目前,我国对智能充电桩等配套设施制定了相应的政策,如《关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》、《提高新能源汽车充电保障能力行动计划》等,规定了智能充电桩的设计、建设[1]。


1.2设计现状

2022年1月,我国制定了“十四五"现代能源体系规划,强调要积极发展新能源,努力用新能源取代化石能源,从而转变能源结构。与此同时,强调力争到2025年,电力需求侧响应能力达到极限负荷的3%~5%左右,华东、华中、南方等地区达到极限负荷的5%。在这种情况下,各个领域都需要不断推进能源低碳转型,提高能源系统效率。例如,汽车制造领域应积极开发新能源电动汽车,并设计电动汽车智能充电桩。然而,与西方发达国家相比,中国的电动汽车起步相对较晚,相关技术还不够成熟。而且我国电动汽车智能充电桩的设计体系还不完善,设计中还存在一些亟待解决的问题。


1.3电动汽车智能充电桩的类型及比例

一是智能充电桩的类型。从充电方式、充电接口数量等各个方面来看,智能充电桩的种类很多。比如从充电方式来看,智能充电桩包括三种类型:交流、DC和交流DC;从充电接口数来看,智能充电桩包括两种类型:一个充电桩和一个多充电桩。从安装地点来看,智能充电桩包括两种类型:公共充电桩和专用充电桩;从安装方式来看,智能充电桩包括落地式和壁挂式。其中,公共充电桩和专用充电桩是常用的分类,公共充电桩可以为所有或部分社会车辆提供充电服务。专用桩只为部分特定社会车辆服务,一般安装在单位内部场合,仅供单位内部人员使用。二是智能充电桩的比例。随着智能充电桩需求的不断增加,我国充电桩建设力度不断加大,充电桩比例不断提高。根据中国充电联盟的统计,2022年1-8月,我国充电基础设施增加了169.8万台,比2021年1-8月增加了300.5%。并且在2022年1-8月,车桩增量比例达到2.3:第一,有效地改善了“一桩难求"的局面,但这一比例仍未达到国家发改委提出的相应要求。


2电动汽车智能充电桩设计


2.1总体设计

智能充电桩可分为功能结构模块、人机交互模块和安全保护模块,功能结构模块可分为主控单元、智能通信单元、功能扩展接口和智能计量结算单元;人机交互模块分为智能语音输出单元、智能显示单元、桩体显示单元、智能身份识别单元和打印输出单元;安全保护模块分为控制引导单元、电气保护单元、紧急停止单元和防水防尘单元[2]。


2.2人机交互软件分层设计及界面设计

一是分层设计。智能充电桩的人机交互软件架构可分为5层,即APP层、BUSS层。、COMP层、INFRA层和DRV层,将APP层作为人机交互系统的高层,将BUSS层作为系统的次高层,并完善BUSS层对按键的处理过程(如图1所示)、编写各种可以在COMP层操作屏幕的功能函数,在INFRA层设计屏幕的实际绘制函数,在DRV层完善硬件驱动程序设计。第二,界面设计。设计界面时,需要设计好人机交互系统的原型和界面。

流程设计工作,比如在设计系统原型时,要充分考虑充电过程中可能出现的问题,优化原型流程。在设计界面流程时,要完善界面操作模式,让用户在完善各种模式的具体功能之前,可以自主选择自动模式、定时模式或定费模式。


图1:BUSS层处理按键的过程。


3电动汽车智能充电桩设计的关键技术

DC一体化充电技术;柔性充电堆技术


4电动汽车智能充电桩的发展前景

随着观念的不断变化和技术水平的不断提高,电动汽车智能充电桩将逐步向调节和标准化方向发展,未来智能充电桩将受到新基础设施和虚拟电厂技术的加持。到那时,充电桩将不再是单独的、机械的物理存在,它将具有智能物联网的属性,成为下一代能源互联网的重要入口。其中,虚拟电厂可以通过信息技术和软件系统聚合和协同优化各种分布式资源,如分布式电源、储能和可调负荷。此外,虚拟电厂可以通过互联网、5G和智能互联网等方式调整。


5安科瑞充电桩收费运营云平台


5.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充电柱收费运营云平台系统通过物联网技术对接入系统的电动电动自行车充电站和各种充电方式进行不间断的数据采集和监控,实时监控充电桩的运行状态,进行充电服务、支付管理、交易结算、资金管理、电能管理、详细查询等。同时,对充电器的过温保护、漏电、充电器的输入/输出过压、欠压、低绝缘等各种故障进行预警;充电桩支持通过微信、支付宝、云闪支付扫描码进行互联网接入。


5.2应用场所

充电基础设施设计适用于民用建筑、一般工业建筑、居住小区、工业单位、商业综合体、学校、园区等充电桩模式。


5.3系统结构


5.4安科瑞充电桩云平台系统功能

智能大屏幕;实时监控;交易管理;统计分析;基础数据管理;运维APP;充电小程序


5.5系统硬件配置






6结语

智能充电桩的设计效果和技术应用会对电动汽车的发展产生很大的影响。因此,应根据设计要求,提高对智能充电桩设计的重视,灵活运用各种关键技术,如整体设计、可重构模块化设计、人机交互界面设计等。,从而进一步提高智能充电桩的实用性,为电动汽车的发展提供支持。




参考文献

[1]杜婕.电动汽车智能充电桩的设计要求及相关技术探索[J].通信电源技术,2019,36(03):65-66.

[2]张明慧,周天睿,于静,金民.电动汽车智能充电桩管理系统的设计与开发[J].现代计算机,2021,27(33):110-115.

[3]刘娟.电动汽车智能充电桩设计及关键技术研究

[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版.