電動汽車交流充電樁控制導引系統的研究

水盼盼

摘 要：針對國內電動汽車交流充電樁舊接口的GB/T 20234一致性改造情況，以及由于標準理解偏差導致新充電接口充電不可靠的問題，文章解析了國標GB/T 20234控制導引的原理和檢測判斷參量，設計了基于單片機LPC1768的控制導引系統。

關鍵詞：電動汽車；控制導引；充電接口；交流充電樁

中圖分類號：TD442.2 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）16-0137-01

現階段，伴隨著經濟的快速增長和社會的快速發展，我國的環境問題愈發突出。為了緩解空氣污染，電動汽車的發展非常受重視。發展電動汽車，實現能源結構的轉型，符合可持續發展戰略。同時，電動汽車是汽車行業的一個新的發展方向，這為我國在汽車行業技術水平的提高，構建完善的汽車工業體系，引領世界潮流提供了一個契機。我國政府也意識到了電動汽車發展的重要性，出臺了一系列的政策法規來促進并規范電動汽車行業的發展。在我國政府的積極引導下，我國的電動汽車取得了很大成績。但是，在電動汽車行業的發展過程中依然存在很多問題。新國標制定后，市場上依然存在大量不符合新國標的充電樁。本文正是在這種背景下，設計了充電樁控制導引系統，這對于充電樁新產品的研發和舊產品的改造都具有非常重要的現實意義。

1 控制導引流程

充電樁與汽車連接的控制導引通過CC和CP的檢測來進行充電連接的控制，電路如圖1所示。

1.1 充電連接狀態的確認

車輛與充電樁連接后，充電樁的控制系統判斷檢測點4是否連接或測量檢測點1的電壓來判斷車輛與充電樁是否已成功連接。車輛通過測量檢測點的電壓判斷接口是否成功連接。充電樁之后開始整個充電流程，將開關S1從+12V的連接端轉換至PWM端。

1.2 車輛準備工作的完成

車輛首先進行自檢，若一切正常，閉合開關S2。充電樁測量檢測點1處的電壓來判斷車輛狀態，當此電壓滿足一定的范圍時，則認為正常，然后充電樁閉合開關K1和K2使充電電路工作。

1.3 開始充電過程

電動汽車和充電樁成功連接后，開始檢測電阻R4的阻值，來確定充電電路的額定電流；然后測量檢測點2的PWM的占空比得到充電樁的最大供電電流；獲取車載充電機的額定輸入電流，選三者的最小值作為充電過程最大充電電流，然后充電樁開始對車輛進行充電。

1.4 充電過程的監控

在充電過程中，充電樁對檢測點1和4進行不斷的測量，以確保充電口的連接正常和車輛處于正常的充電狀態[4]。車輛對檢測點2進行檢測，實時監測接口的連接狀態。當測量到檢測點2的PWM的占空比發生變化時，車輛能夠調節車載充電機的輸出功率以提高能源的使用效率。

1.5 充電過程的結束

當要使充電過程結束時，車輛應首先斷開S2，讓充電設備停止充電。當達到充電樁設置的結束條件或檢測到開關S2斷開時，則充電樁的控制系統將S1切到+12V一側，并斷開K1和K2切斷充電電路。

2 硬件設計

2.1 信號調理電路

模擬信號經過線性光耦與數字信號間隔離并產生與之成線性關系的數字信號，將此信號通過運算放大器處理后，通過LPC1768自帶的12位AD采樣器進行采樣。

2.2 PWM調制波輸出電路

單片機LPC168輸出PWM，通過調制電路，在CP線上輸出正負電壓值為±12V的PWM信號。

2.3 連接確認電路

充電樁和汽車完全連接時，連接點CC和PE導通；斷開時，連接點CC和PE斷開。在充電過程中，當CC斷開時，要在硬件上確保充電過程停止。

3 結語

本文設計了以LPC1768單片機為主控制器的電電動汽車交流充電樁控制導引系統。研究了充電樁與電動汽車接口的新國標，設計了充電控制方案。采用光耦對數字信號和模擬信號進行隔離，能夠有效減少各個信號間的相互干擾，提高整個系統的穩定性，防止充電過程中發生故障。實現了對電動汽車充電時，充電樁和測量的連接確認及控制導引和實時監控功能。

參考文獻

[1]郭強.電動汽車交流充電樁的開發與研究[D].合肥工業大學，2015：13-15.

[2]GB/T 20234.1-2011，電動汽車傳導充電用連接裝置.第1部分：通用要求[S].

[3]GB/T 20234.2-2011，電動汽車傳導充電用連接裝置.第2部分：交流充電接口[S].endprint