智能充电桩的设计要求及技术分析
智能充电桩的设计要求及技术分析
◎任建云
（作者单位：国网山西省电力公司）
当前我国加大了对电动汽车产业的支持力度，这也促使电动汽车在市场上的占用率不断增加。随着电动汽车数量的增加，其对于充电桩的覆盖率也提出了更高的要求。目前高速公路服务站基本都建设了电动汽车充电桩，能够满足电动汽车的出行充电要求，在短时间内即能够充满电。但由于我国电动汽车发展时间较短，电动汽车充电桩的设计水平还不高，因此需要加大研发力度，全面提高智能充电桩的设计水
平，增强其对环境的适应性，保证能够为电动汽车提供稳定的电能供应，进一步提高充电的效率，从而为我国电动汽车的发展起到积极的促进作用。
一、智能充电桩的设计要求
目前我国电动汽车智能充电桩的设计还处于刚刚起步阶段，还需要在设计过程中不断进行创新。随着电动汽车智能充电桩数量的增加，在实际设计和使用过程中不断进行摸索，针对智能充电桩的设计工作提出了具体的设计要求，即要求其要能够经受多种极端天气的考虑和具有抗电磁干扰能力，这样才能够保证电动汽车智能充电桩具有较好的使用性能。
（一）要经受多种极端天气的考验对于电动汽车智能充电桩而言，其需要能够适应各种上气候条件，在实际布设时，电动汽车智能充电桩可能设置在室内或是室外，而且要求一年四季都能够正常使用，因此要求设计时要保证智能充电桩对于各种环境都具有较强的适应性。同时电动汽车智能充电桩还要具备较好的密封性，这样外部雨水或是湿气不会进入到充电桩内部，可以有效的避免发生漏电问题。另外，智能充电桩运行过程中内部元件会有产生一定的热量，因此设计要保证充电桩内部具有较好的通风效果，这样内部产生的热量才能及时排出，避免由于热量过高而造成设备损坏。
（二）要具有抗电磁干扰能力
在当前我们的生活环境中存在各种电磁干扰，当电动汽车智能充电桩受到电磁干扰时，则会导致其无法正常运行。因此在充电桩施工时，需要针对周围环境的电磁干扰因素进行综合考虑，在已安装好的充电桩附近不宜设置通信设备。另外，电动汽车智能充电桩还要具备一定的抗电磁干扰能力，这样才能增强充电桩的适
应性，为其推广使用打下良好的基础。
二、智能充电桩的设计研究（一）硬件系统设计
电动汽车智能充电桩的硬件系统非常多，主要包括：主控板、读写器、电表、通信模块和触摸屏等，其中主控板相当于智能充电桩的心脏，主控板控制着整个充电过程，还可以通过一定的通信渠道将充电情况报送给服务器。
为了确保电动汽车充电桩能够正常运转，管理部门需要对充电桩进行实时监控，因此在硬件系统中还设置了监控功能，它能够实时监测充电桩的各项参数，包括电压、电流、连接状态和电池状态等信息，如果发现问题，通过监控系统能够立即执行断电操作，从而保护电动汽车、人员和充电桩的安全，避免发生更严重的事故。
（二）软件系统设计1.系统工作流程。
新能源汽车充电桩安装条件
在电动汽车智能充电桩应用过程中，具体针对系统工程流程设计时，进入充电模可以采用IC 卡刷卡或是其他支付方式，整个充电过程由电气汽车充电桩主控系统来完成，一旦充电系统出现异常时，则无法进行充电操作，同时系统也会进行报警。另外，充电是否正常进行，在设备故障指示灯上也能够进行显示，根据设备故障指标灯的显示状态来判断充电是否正常。
2.功能模块设计。
电动汽车智能充电桩的设计使用了模块化设计，这是一种比较先进的设计思路，它能够使得智能充电桩非常高效地运转，而且具有非常好的延展性，为电动汽车智能充电桩的发展具有重要意义。
电动汽车智能充电桩的功能模块可以分为主控模块、人机交互、读卡器模块、计量计费模块、打印模块、后台通信模块、远程通信模块等等。当软件系统启动时，主控程序要根据系统配置文件进行程序配置，并根据配置信息完成各通信模块的加载。主控程序通过各模块通信要能够实现信息采集与展示、实时数据采集与展示、充电流程控制、计量计费功能等基本功能，同时该主控程还应当具备后台通信能力，能够把充电过程中的实时数据、充电记录等信息上送到后台操作系统。
在人机交互模块设计时，界面显示单元显示的内容应当非常丰富，其中主要界
面有欢迎界面、连接确认界面、充电参数设
定界面、启动充电界面、充电界面、停止充电界面、结账界面和打印界面等内容。
安全模块是由带安全存取模块的读卡器、密钥管理系统、数据加密和解密模块组成。带安全存取模块的读卡器采用硬件加密技术，对用户信息与充电桩数据交互过程中所使用的临时变量进行加密处理，并对传递过程进行线路加密，保证了用户信息与充电桩进行数据交互的过程中，信息不会被外界窃取。密钥管理系统的主要功能是提供各种密钥的生成机制和加密算法，并将生成的密钥存储在具有密钥导出功能的智能卡。数据加密模块把用户数据按照事先约定的加密方式进行加密，并存储在用户卡的用户数据区域。解密模块用于将读取用户卡的信息还原为原始数据并进行相关的用户识别、扣费等操作。
（三）环境及电磁兼容设计
通常情况下电动汽车智能充电桩会设置在户外，要求其能够适应各种恶劣的气候条件，同时还要具备抗电磁干扰能力，这样才能有效的抵御各种电子通信设备带来的电磁干扰，保证其正常充电。实际在布设电动汽车智能充电桩过程中，需要对其进行必要的覆盖，避免其完全裸露在露天的环境下，这样雨水不会进入到充电桩内，可以有效的保护好充电桩内部的设备及元件的运行安全。具体设计时还要保证内部的通风，使充电桩运行时产生的热量能够及时排出。在具体设计充电桩时，宜采用不锈钢材料，运用烤漆工艺，这样可以有效的减少充电桩发生腐蚀的几率，保证其使用寿命。对于电气汽车智
能充电桩内部零部件，宜选择工业级的元器件，并设置相应的防雷设备，尽量使用压敏电阻或是瞬变抑制二极管等，这样可以有效的保证智能充电桩的正常使用和安全运行。
三、结束语
通过全面提高电动汽车智能充电桩的设计水平，可以进一步推动我国电动汽车的发展。而且随着我国电动汽车充电桩的不断建设，充电桩的设计经验也越来越丰富，设计水平有了大幅度的提升。但智能充电桩设计还需要不断进行完善，并在设计上进行不断创新，这样才能为我国电动
汽车事业的快速发展打下坚实的基础。
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