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为了推动我国电动汽车产业的发展和提高环境保护的水平,我国在十二五期间共计建成了换电站约2350个,充电桩22万个,初步覆盖了全国区域。然而,由于电动汽车充电桩规范标准出台较晚,导致不同充电桩的规格、质量存在明显的差异,且电动汽车智能充电桩常在恶劣的自然环境和强电磁环境中运行。因此,如何有效保障充电系统的稳定性和工作效率,已成为困扰电动汽车产业发展的重要问题。
1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可经受多种极端天气的考验
随着全球气候不断变暖,极端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,其外部结构必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。
2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,采用了意法半导体公司生产的STM32F107VCT6微控制器,其包含高性能的ARMCortex-M332位RISC内核(工作频率为72MHz)、以太网接口、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。
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