簡婷

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：智能電動汽車的誕生，在很大程度上緩解了我國環(huán)境由于汽油型汽車的大量使用所不得不承擔(dān)的空氣污染、能源耗竭的問題。而推動電動車運行的內(nèi)在動力，來自于其智能充電樁。因此，本文就這一智能電動車重的要部位——充電樁的設(shè)計要點及其在現(xiàn)實當(dāng)中的應(yīng)用進(jìn)行深入探討，希望能夠以此來推進(jìn)我國智能電動汽車行業(yè)的進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：智能電動汽車；充電樁；設(shè)計；應(yīng)用；節(jié)能環(huán)保

一、淺析智能充電樁的使用意義

      智能化的電動汽車之所以能夠在這個時代受到普遍化的歡迎，一方面是因為人們對于汽車環(huán)保性能的重視程度的逐步提高，另一方面，也是因為這種類型的汽車本身在使用過程當(dāng)中所制造出來的噪音較小，同時其相比于傳統(tǒng)的汽車，幾乎不會產(chǎn)生任何的尾氣。

二、淺析智能電動汽車充電樁的整體設(shè)計

1、淺析充電樁的設(shè)計原則

（1）安全性的原則

      智能充電樁的設(shè)計，有一個不容忽視的原則——安全性原則。汽車的使用包含了許多潛在的不安全因素，尤其是對于配置了充電樁的智能電動汽車而言，不管是充電過程的安全性還是用電過程的安全性，都是需要進(jìn)行把控的、不容小覷的重要內(nèi)容。因此，充電樁的設(shè)計人員需要首先將汽車使用人員的安全置于其設(shè)計該充電樁時參考要素當(dāng)中的重要位置。

（2）便捷性原則

      智能充電樁顧名思義，其智能化是重要的使用優(yōu)勢。相應(yīng)的，在智能化的操控下，其使用過程的便利性程度也會獲得相應(yīng)的提高。如此一來，就能為其使用者提供許多操作上的便利，使其傾向于使用智能電動汽車。

（3）效率高的原則

      智能充電樁需要在其充電效率方面形成優(yōu)于傳統(tǒng)汽車的優(yōu)勢，如此一來才能夠吸引更多的消費者選擇這一類型的汽車作為代步工具。

2、硬件系統(tǒng)設(shè)計分析

      在我國進(jìn)行設(shè)計以及投入使用的智能電動汽車，需要立足于我國的氣候條件和環(huán)境基礎(chǔ)，才能夠設(shè)計出較能夠滿足我國消費者使用需求的汽車[2]。因此，設(shè)計員在對其硬件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的時候，就需要考慮我國南北不同地區(qū)的使用者所在的環(huán)境之間存在的較大的溫度差異。除此之外，還需要考慮這一充電樁的工作環(huán)境，往往是在電磁強(qiáng)度較高的背景下。因此，其硬件條件需要能夠適應(yīng)于周圍宏觀環(huán)境及微觀環(huán)境的需求。

       智能充電樁的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所呈現(xiàn)的，其中較為重要的部分，分別是“三大單元”——其一是總控單元，其二是顯示單元，其三是監(jiān)控單元?？偪貑卧鳛檎麄€系統(tǒng)得以運行的核心技術(shù)支持，其所負(fù)責(zé)的內(nèi)容可以分為四大部分，按照充電過程的順序，可以分為啟動控制、運行控制、關(guān)閉控制以及在其過程當(dāng)中的穿插的監(jiān)控部分。除了以上功能之外，這一總控單元還需要負(fù)責(zé)隨時隨地地向其后臺傳輸相應(yīng)的數(shù)據(jù)。而其顯示單元這一部位，同樣由四個部分構(gòu)成，顯示部分一般來說，采用的都是ＬＣＤ型號的顯示器，其擁有較為清晰的顯示功能，在和觸摸屏相互結(jié)合之后，可以將其中的具體操作途徑直觀地呈現(xiàn)在用戶的面前，以供其進(jìn)行選擇。其次是指示燈，其存在的主要作用，是為了提示用戶，充電樁處于何種狀態(tài)當(dāng)中。當(dāng)指示燈轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色的時候，說明其已完成自身的充電過程。較后，監(jiān)控單元所承擔(dān)的較主要責(zé)任，是保障這一充電過程的安全性。其工作流程如下：當(dāng)模擬量數(shù)據(jù)得到采集之后，這一單元就會以較快的速度，將其傳輸給接下來的開關(guān)量單元，這一單元在對用戶的充電量需求的大小進(jìn)行判斷之后，就會為用戶提供充電服務(wù)。由于以上單元的運行始終處于智能環(huán)境當(dāng)中，因此其異常情況往往可以在出現(xiàn)的時候就得到處理，這就在很大程度上保障了其自身的安全度。

3、軟件系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)

       軟件系統(tǒng)設(shè)計的科學(xué)度，同樣是會對整個智能電動汽車的運行產(chǎn)生影響的重要方面。而根據(jù)經(jīng)驗與理論的啟示，我們認(rèn)為充電樁的軟件系統(tǒng)設(shè)計，需要滿足以下的目標(biāo)。首先，為了體現(xiàn)其智能化的優(yōu)勢，需要將其操作頁面設(shè)計得更為簡潔清晰，讓車主一眼就能夠了解其操作原理，從而杜絕由于車主的不當(dāng)操作所引起的安全事故的發(fā)生。其次，其對于充電過程的管理能力需要獲得不斷的提升，使其安全度得以獲得有力的保障[3]。再者，在其中引入能夠較大地便利于車主的計時服務(wù)、計電服務(wù)等等，幫助其明確自身的用電量。除此之外，這一軟件系統(tǒng)，還需要能夠為車主提供相應(yīng)的消費憑證打印服務(wù)，借助這一標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)，車主能夠在更高的程度上，對這一類型的汽車產(chǎn)生由衷的認(rèn)可。

       除了以上的總體設(shè)計方式之外，在正式將這一充電樁投入使用之前，還需要對其進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)用測試[2]。測試內(nèi)容一般包括如下幾個部分，其一是性能測試，也就是在其投入使用之前，為其充電狀況進(jìn)行測試，包括余額的顯示情況和充電速度等等。其二是承壓性測試，其主要內(nèi)容是測試這一智能充電樁充滿電之后，在壓力較大的情況下，是否能夠具備相應(yīng)的安全水平。

三、安科瑞充電樁運營管理平臺

1、系統(tǒng)架構(gòu)

       安科瑞Acrelcloud-充電樁收費運營云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進(jìn)行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時對各類故障如充電機(jī)過溫保護(hù)、充電機(jī)輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預(yù)；用戶通過微信小程序掃描二維碼，進(jìn)行支付后，系統(tǒng)發(fā)起充電請求，控制二維碼對應(yīng)的充電樁完成電動汽車的充電過程。

       充電樁可選配WIFI模塊或GPRS模塊接入互聯(lián)網(wǎng)，配合加密技術(shù)和秘鑰分發(fā)技術(shù)，基于TCP/IP的數(shù)據(jù)交互協(xié)議，與云端進(jìn)行直連。云平臺包含了充電收費和充電樁運營的所有功能，具體功能如下：

       資源管理：充電站檔案管理，充電樁檔案管理，用戶檔案管理，充電樁運行監(jiān)測，充電樁異常交易監(jiān)測。

       交易結(jié)算：充電價格策略管理，預(yù)收費管理，賬單管理，營收和財務(wù)相關(guān)報表

       用戶管理：用戶注冊，用戶登錄，用戶帳戶管理，消息管理

       充電服務(wù)：充電設(shè)施搜索，充電設(shè)施查看，地圖尋址，在線自助支付充電，充電結(jié)算，導(dǎo)航等

       微信小程序：掃碼充電，賬單支付等功能

       數(shù)據(jù)服務(wù)：數(shù)據(jù)采集，短信提醒，數(shù)據(jù)存儲和解析

       變壓器監(jiān)控：監(jiān)控充電站變壓器負(fù)荷，每個充電站配備一塊ARCM300T無線表，超負(fù)荷時系統(tǒng)自動對充電樁的進(jìn)行調(diào)度管理，即當(dāng)負(fù)荷超過百分之五十時，系統(tǒng)會限制新增開始充電的充電樁的功率，降為百分之五十，當(dāng)變壓器負(fù)荷超過百分之八十時，系統(tǒng)將不允許新增充電樁開始充電，直到負(fù)荷下降為止。

2、平臺功能

2.1平臺登錄

       在瀏覽器打開云平臺鏈接、輸入賬戶名和權(quán)限密碼，進(jìn)行登錄，防止未授權(quán)人員瀏覽有關(guān)信息。

2.2平臺首頁

       平臺首頁總覽每天的開戶數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時長，累計的開戶數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時長，以及相應(yīng)的環(huán)比增長和同比增長以及樁、站分布地圖導(dǎo)航、本月充電統(tǒng)計。

2.3實時監(jiān)控

充電站監(jiān)控

       充電站監(jiān)控頁面監(jiān)視用戶充電槍總數(shù)、正在充電的槍數(shù)、空閑槍數(shù)、插槍數(shù)量、故障槍數(shù)量等，匯總了用戶擁有各樁的當(dāng)日充電總次數(shù)、總電量、總時長，進(jìn)行負(fù)荷限制、故障查詢。

充電槍監(jiān)控

       充電樁監(jiān)控頁面充電槍的基本信息、今日充電電量、今日充電次數(shù)、今日充電時長和累計充電電量、累計充電次數(shù)、累計充電時長等、充電電壓電流等參數(shù)。

2.4微信小程序

搜索與使用

       微信小程序可以通過掃描二維碼和微信文字搜索找到，點擊后可以加入到小程序列表，如下圖所示

授權(quán)登錄界面

       用戶通過搜索或者掃碼等途徑初次打開小程序時，會進(jìn)入這個頁面，需要用戶授權(quán)登錄才可以進(jìn)入小程序主功能頁面，如圖所示：

主功能頁

     初次進(jìn)入主功能頁時需要授權(quán)定位才可以使用地圖相關(guān)功能，在地圖上查看到當(dāng)前所在區(qū)域的充電站，查看充電站信息，可以進(jìn)行掃碼充電操作，地圖導(dǎo)航等。

充電

      掃描充電槍上的二維碼，如果當(dāng)前充電樁可用即可進(jìn)入充電選擇頁面，可以查看到當(dāng)前的充電站名稱、充電槍名稱，以及當(dāng)前的賬戶余額，電價和預(yù)計可充電量等數(shù)據(jù)，還可以查看當(dāng)前賬戶的歷史充電記錄。充電方式分為按時間充電、按金額充電、按電量充電這三種方式。充電結(jié)束可以進(jìn)進(jìn)行評價。

個人信息

      個人信息可以顯示當(dāng)前登錄賬號的昵稱和余額，同時包括、充值、充值記錄查詢、賬單查詢、充電記錄查詢、設(shè)置支付密碼等功能

五、結(jié)束語

      經(jīng)過本文詳盡的探討，我們可以得知，在這一智能充電汽車普及的過程當(dāng)中，其充電樁作為支撐其發(fā)展的重要部位，其設(shè)計的有效性將會直接對其應(yīng)用水平產(chǎn)生不容小覷的影響，并間接影響消費者的使用體驗，影響這一類型汽車的市場銷量。因此，需要參考上述設(shè)計思路，從其設(shè)計原則出發(fā)，考慮其硬軟件設(shè)計過程所需要面對的難題和達(dá)到的設(shè)計目標(biāo)，以此來設(shè)計出更符合市場需求的智能充電樁產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)

[1]王旭,齊向東.電動汽車智能充電樁的設(shè)計與研究[J].機(jī)電工程,2014(3)

[2]任桂平.智能電動汽車充電樁的設(shè)計與應(yīng)用分析

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06版

作者簡介：

簡婷，女，現(xiàn)任于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事電瓶車充電樁的研發(fā)和應(yīng)用。