新能源汽車智能充電優化控制系統

劉子豪

摘 要：隨著社會不斷的進步與經濟的增長，人們的出行需求也逐漸增加。燃油汽車對不可再生能源的消耗與對環境的污染已經成為世界性的問題。基于此，新能源汽車逐漸走進人們的視野。現階段純電動汽車是新能源汽車的投入使用中占比最高也是最重要的部分，電動汽車具有動力成本低、環境污染小的優勢，可以有效緩解逐漸減少的石油資源與環境污染問題。然而，新能源汽車的推廣還存在著諸多需要解決的問題，其中最重要的充電難、充電慢這一問題尤為突出。本文就新能源汽車智能充電控制系統的優化方案進行分析，為推進我國新能源汽車的發展提供有效參考。

關鍵詞：新能源 電動汽車 智能充電 安全控制

Abstract：With the continuous progress of society and economic growth， people's travel needs are gradually increasing. The consumption of non-renewable energy and environmental pollution by fuel vehicles have become a worldwide problem. Based on this， new energy vehicles have gradually entered people's field of vision. At this stage， pure electric vehicles account for the highest proportion and the most important part of the use of new energy vehicles. Electric vehicles have the advantages of low power costs and low environmental pollution， which can effectively alleviate the declining petroleum resources and environmental pollution problems. However， there are still many problems to be solved in the promotion of new energy vehicles， the most important of which is difficulty in charging and slow charging. This article analyzes the optimization scheme of the intelligent charging control system for new energy vehicles， and provides an effective reference for promoting the development of new energy vehicles in my country.

Key words：new energy， electric vehicle， smart charging， safety control

1 引言

現階段我國各地政府已經通過各項優惠政策，鼓勵居民購置新能源汽車。例如：購買新能源汽車象征財政補貼、減免購置稅，一些大城市還通過限制燃油汽車指標的方式促進人們對新能源汽車的購買意向。但是新能源汽車在實際使用中，由于充電設施的不完善、以及充電系統的滯后性，都嚴重影響了新能源汽車的推廣。因此，通過優化智能充電網絡、完善充電控制系統、研發快充功能增加電池壽命等多種手段，從根本上提高上新能源汽車的質量，推進行業的可持續發展。

2 新能源汽車智能充電控制的意義

為了進一步推進新能源汽車的使用率，充電樁設備的建設與維護已經成了關鍵問題之一。針對公共充電站分布不均勻，充電樁難找，在實際生活中即便找到充電樁卻發現還要排隊的情況屢見不鮮。因此使用新能源汽車節省了動力成本資金的同時，卻要付出更多的時間成本，這也是困惑眾多車主的一大問題，因此，充電站的規劃建設與管理系統面臨著嚴謹的挑戰。智能充電站概念的提出，使傳統的能源站向網絡化、數字化進行轉型。以云共享、5G網絡、AI智能等為技術支撐，打造“網絡化、數字化、資源共享化”的充電系統。智能充電控制系統可以有效提升新能源汽車的運行效率，實現不同時間與空間的能源共享。從而為新能源汽車用戶提供了智慧化的安全、便捷、高效的充電服務。新能源汽車智能充電控制系統的優化使基礎充電由普通的電氣化設備轉變為網絡化、智能化的充電設施，為實現智慧充電設施建設具有重要意義。

3 影響新能源汽車智能充電建設的因素

3.1 電力容量不足

新能源充電力容量不足已經成為眾多小區以及商業場所的重要問題。很多在車庫建立時都并未考慮到充電樁的建設。由于現階段新能源汽車的快速普及，電力余量不能滿足充電樁的建設需求。電力擴容實際上就是通過電力設備檢測，滿足電力容量需求。敷設新的供電線路，需要配備相應的電纜線路、配電箱、計量表等。但是，電力擴容在市場中仍然存在一定難度。例如：電力設施擴容建設、維護、運營等費用的投入問題就很難解決。即便供電公司或國家相關部門進行補助，車庫管理單位愿意免費提供配電間場所以及線路通道。但是電力線路的橋架費用仍然難以解決。這一問題也成為了建設智能充電控制系統的重要障礙。因此，必須出臺明確的管理政策，在電力擴容問題中指出相關的責任負責制度及相關的施工建設技術，對需要擴容的區域、電力公司、相關管理人員進行定責，從而解決電力容量不足的問題。同時，這一問題也支出了建設智能充電控制系統的重要性，只有通過智能充電控制系統的建設，才能有效提升充電樁的利用率，從而緩解電容不足這一問題。

3.2 設備質量與通信因素

建設智能充電控制系統，需要良好的設備與通信技術的支撐。設備質量問題以及網絡通信延遲問題都對智能控制系統的建設有著嚴重的影響。首先，智能充電系統是有硬件設備和軟件設備共同構成。硬件設計主要是指電路方面，例如：各種信號的采集電路通過這一設備可以有效了解充電時電池的狀態信息、電流充電放電信息以及充電環境信息的采集。軟件方面主要是指控制軟件設備，軟件設備可以與硬件設備共同作用，把硬件采集到的信息進行數據化分析，然后通過軟件系統來進行智能化、動態化的充電流程控制，如圖1。

其次，網絡通信與充電設備聯合是打造智能充電系統的重要因素。及時可靠的通訊設備是保證充電設備安全性與穩定性的重要基礎，也是提升充電樁利用率、建設經濟高效充電控制系統的有力保證。由此不難看出，想要打造智能化的充電系統，必須由信息技術及互聯網共享技術的提供技術性支撐。

3.3 充電管理系統因素

充電管理系統是實現充電過程智能化管理的關鍵因素。其系統包括對充電站、充電卡、電腦連接系統、以及相關管理軟件。智能充電管理系統有助于實現充滿自動停止、斷電記憶、網絡管理、智能計費、資源共享等功能。同時，對于雷雨天氣、線路故障、違規操作、過度充電等危險因素進行自動斷電保護，以提升新能源汽車充電的安全性和可靠性。尤其是在公共充電樁的管理中，智能化、規范化的系統是保證管理質量的基礎設備。

3.4 充電設備的養護因素

新能源汽車的快速推廣與充電設備的廣泛建設，導致設備后期養護不當的情況時常發生。部分充電設備出現故障卻無法及時進行修復，對智能充電控制系統的正常運行造成不良影響。充電設備的養護是一項復雜的內容。首先，日常的設備清潔與檢查充電基本功能工作包括：充電硬件設備的回程清洗以及人機互交功能、自動保護功能、計費功能、基礎功能的檢查。

其次，還需要定期對設備進行校準、升級，把設備信息與網絡信息同步，對設備的各個零件、控制面板、電源、接觸器、通信組件進行定期保養確保設備性能正常，以完善智能充電控制系統。其次，遇到惡略的天氣，如：回潮引起的潮濕天氣、雷電天氣。冬季過冷天氣等，需要對設備進行及時保養和檢查，減少設備故障率。

4 新能源汽車智能充電控制系統的優化措施

4.1 新能源汽車智能充電控制系統的設計

新能源汽車智能充電控制系統的設計主要通過運充電控制模塊對汽車充電的電量、付費方式、車輛信息、充電接口、控制狀態等信息經過AP傳到控制中心進行數據采集與管理，然后通過控制系統對充電過程進行管理。智能充電系統的設計與完善是有效提升新能源汽車充電設施兼容性、適應性的關鍵方法，也是確保智能充電系統全面發展的重要手段。

4.2 建立智能充電網系統

智能充電網絡需要通過收集充電數據、能源信息、設備狀態、物聯網等信息進行融合，然后通過對大數據進行分析，把新能源汽車的各個數據進行評估，建立一個人、車、電相結合的網絡運營平臺。首先，把傳統的用卡計費方式轉變為網絡平臺付費方式，以解決不同運營商的通用問題。其次，通過網絡系統的建立可以保障充電安全，確保建立能源互聯、開放互通的智能充電網絡。用戶可以通過網絡平臺對可用充電樁進行查找，減少盲目尋找和排隊的時間，從而增加公共充電設施的利用率。最后考慮到電動汽車在充電過程中，如果對電池指標出現異常無法提前診斷和預警，則會導致電池消耗過快，壽命變短。通過網絡互連數據分析對充電相關標準及模塊進行評估和電路控制保護、諧波抑制、電池狀態監測、充電設備主動保護、電池安全預警、安全充電評估等技術進行創新優化充電模式。實現充電基礎設施與網絡監管協調發展，促進智能充電監控系統的優化。

4.3 完善智能充電配套政策

想要實現我國新能源汽車產業的不斷發展，就要對智能充電的配套政策進行不斷完善，制定規劃化的標準，加強基礎設施的建設，結合網絡智能控制系統采集的信息提升充電管控方案，以此來解決充電慢、充電難的問題。同時也確保新能源的充電安全以及盡力提升電池壽命。只有這樣才能從根本上為用戶提供經濟、便捷的充電服務。

5 結語

新能源汽車的推廣是我國環境保護戰略中的關鍵組成部分。其充電問題已經成為重要的研究課題。現階段，建設智能充電控制系統還存在諸多的問題，只要不斷利用信息化技術手段對充電數據進行分析，逐步通過網絡實現電動車的智慧型充電模式，為促進新能源汽車產業發展做出貢獻。

參考文獻：

[1]徐建清，劉崗，雷冬閣.基于STM32的充電樁智能化控制系統設計與實現[J].數字化用戶，2017，（48）：37-39.

[2]楊龍.基于μC/OS-III的電動汽車交流充電系統的研制[D].西南科技大學，2019.

[3]夏華，肖偉.電動汽車充電樁的控制系統研究與設計[J].今日自動化.2020，（3）：97-99.

[4]白亞麗.電動汽車交直流一體化充電樁系統的研究[D].哈爾濱理工大學，2019.

[5]夏華.電動汽車充電樁的控制系統研究與設計[J].今日自動化.2020，（3）：97-99.