電動汽車智能充電樁的設計及關鍵技術思考

韋煜陽

（山東建筑大學）

0 引言

目前我國高度重視新能源汽車產業的發展，通過提供扶持政策、加大專項資金投入力度等一系列方法，為新能源汽車產業提供了強有力的支持，這使得我國電動汽車相關技術和配套設備研發工作在短時間內取得了突破性進展。但是也必須看到，由于起步時間比較晚等原因的影響，目前電動汽車智能充電樁的設計和關鍵技術研究還不到位，影響了電動汽車智能充電樁的使用性能。

1 電動汽車智能充電樁設計工作

第一，低碳經濟及節能減排成為國家戰略發展目標［1］。結合有關的調查數據來看，碳排放已經成為環境問題的首要成因，特別是在經濟不斷發展的過程中，碳排放問題所帶來的負面影響將會更加嚴重。在這種情況下，黨和政府提出了低碳經濟、節能減排等一系列國家層面的發展戰略，為各行各業提供了方向上的指導。新能源汽車、插電式混合動力汽車等，可以看作是汽車制造業進行低碳化發展的重要產物；在這種情況下，加強電動汽車智能充電樁的設計和關鍵技術研究，具有一定的現實意義。

第二，石油危機十分嚴峻，發展替代能源已成必然趨勢。石油是不可再生資源，消耗速度過快將會影響社會經濟的可持續發展。因此，目前世界范圍內的許多國家都開始開發替代能源，以期能夠降低石油資源的使用量，而推動電動汽車產業發展、加強電動汽車配套設施建設，可謂是勢在必行。電動汽車智能充電樁作為電動汽車應用中最重要的配套設施之一，已然成為了人們關注的重點內容，加強電動汽車智能充電樁的設計及關鍵技術研究，是未來工作的不二之選［2］。

第三，電動汽車成為中國新能源汽車發展方向。在傳統汽車中，石油是汽車燃油消耗的主要資源，經過燃燒后會排出大量的尾氣并對自然環境造成嚴重的損害，這顯然不符合新時期經濟社會可持續發展的要求。在這種情況下，推動汽車行業朝著環保、清潔、節能的方向發展，顯然具有一定的積極作用，而加強電動汽車智能充電樁的設計和關鍵技術研究，則是目前工作的重中之重。

第四，電動汽車能源供給基礎設計建設較為落后，也是對電動汽車智能充電樁的設計及關鍵技術進行研究的主要原因之一。目前我國的電動汽車能源供給體系還不夠成熟，特別是相關的基礎設施建設問題更是十分嚴峻，在這種情況下，對電動汽車智能充電樁進行設計研究，可謂是勢在必行。

2 電動汽車智能充電樁設計及關鍵技術

2.1 電動汽車智能充電樁設計

2.1.1 硬件系統設計

電動汽車智能充電樁工作包括多方面的內容，而硬件系統設計無疑是其中最基礎、最重要的設計工作之一。一般來說，電動汽車智能充電樁的硬件設備包括中央主控、讀卡器、打印機、顯示單元裝置和保護裝置等。研究人員應結合其運行需求，對硬件系統進行調整和設計［3］。比如，在進行智能充電樁中央控制模塊設計工作的過程中，需要著重做好總控制模塊結構系統關停開啟的設計工作，確保電動汽車智能充電樁能夠與其他設備和模塊進行有效聯動，對充電樁運行情況進行監督管理。另外，在進行中央主控模塊設計的過程中，還需要不斷優化其通信模式和信息收集能力，從而使之成為收集充電樁數據流的重要功能模塊，以便提升電動汽車智能充電樁的整體設計應用質量。同時，應在智能充電樁主控系統相關功能設計的過程中，選擇能耗更低、數據冗余度更小、參數處理時效更快和控制能力更佳的結構系統進行應用；提升數據信息管理能力，以便對電池電量利用進行優化［4］。更重要的是，要考慮到電動汽車智能充電樁在用戶互動方面的功能，增加數據查詢功能和消費金額查詢，在用戶進行消費以后，為用戶提供查詢等一系列服務，確保電動汽車智能充電樁的應用效果。最后，在進行電動汽車智能充電樁硬件設計的過程中，應加強運行參數顯示單元和監控單元的設計工作，確保顯示燈等硬件系統能夠在軟件程序運行支撐下妥善穩定運行，在充電樁連接充電設備后，顯示燈應具備準確反應充放電過程的功能，從而確保電動汽車的車主可以根據自己的行程安排等及時控制充電過程，提升電動汽車智能充電樁的使用價值。

2.1.2 軟件系統設計

電動汽車智能充電樁的設計工作比較復雜，除了要保證硬件系統設計質量之外，工作人員還需要從軟件系統設計入手，確保不同功能模塊結構之間相互連接的穩定性，確保各個功能模塊之間的兼容合作與協調配合效果，共同為實現電動汽車智能充電樁應用目標提供助力。在這個過程中，工作人員應加強主機、服務器、終端APP 和存儲服務器等元件的連接功能，并在充分調查消費者消費偏好、待充電電動汽車的型號規格和消費者充電續航的目的等一系列問題的基礎上，設計不同的電動汽車智能充電樁充電方案，從而給出在價格、電量和時間等方面有一定差異的智能充電樁充電方案，為消費者提供更有側重點的、更符合其需求的充電方案，切實提升充電服務的水平。

在此基礎上，還需要優化智能充電樁的通信功能等，確保用戶消費信息能及時傳遞給智能充電樁充電過程的功能單元，并給系統內不同硬件設備下達相關指令，以提升電動汽車智能充電樁的自動化運行水平。另外，一定要考慮到電動汽車智能充電樁的安全性、隱私性問題，在進行軟件系統設計的過程中引入數據加密系統、解密密鑰管理系統和數據匹配模塊等，在不影響信息安全的基礎上，確保充電樁能夠合理利用各種用戶信息，同時加強數據庫管理安全屏障架設，堅決杜絕安全性問題［5］。同時，要合理利用智能化技術、專家信息系統等技術手段的優異作用，加強電動汽車智能充電樁的數據設計工作，使其數據傳輸功能、交互功能等得到完善，保證電動汽車智能充電樁能夠順利安全運行。

最后，要充分了解用戶的使用需求和常用功能，以此為基礎提升智能充電樁智慧顯示屏設計和交互應用設計質量，對電動汽車智能充電樁顯示界面的內容布局進行優化設計，從而為用戶提供更加細致服務和完善的操作指引等，提升電動汽車智能充電樁的使用效益，讓用戶僅僅通過簡單的滑行和點擊等基本操作，就能夠獲取想要的消費數據。

2.1.3 環境兼容系統設計

目前環境保護已經成為各國為之努力的重要方向，各行各業的從業人員也基本都形成了綠色可持續發展的工作理念，在這種情況下加強電動汽車智能充電樁、優化產業鏈上的環境兼容性設計，可謂是勢在必行。

首先，在設計電動汽車智能充電樁的過程中，工作人員應對電動汽車充放電使用過程進行充分了解，并明確不同用戶群體的具體需求，在充分了解電動汽車的設計使用原則的基礎上，充分發揮云技術平臺、數據庫、管理平臺的積極作用，確保電動汽車智能充電樁的數據信息收集處理功能［6］。

其次，要考慮到大部分電動汽車智能充電樁都直接安裝在室外的特點，充分了解外界環境變化可能給電動汽車智能充電樁帶來的一系列負面影響，在確保電動汽車智能充電樁應用價值的基礎上，盡最大可能避免電動汽車智能充電樁因環境因素而出現運行故障的問題。

另外，還需要考慮到電動汽車智能充電樁受電子干擾影響的問題，利用工業級別的相應零部件進行設計安裝，杜絕電磁效應影響電動汽車智能充電樁運行效果的問題。

2.2 電動汽車智能充電樁關鍵技術

電動汽車智能充電樁的應用價值毋庸置疑，但是其在運行過程中產生的海量數據，也確實給設計和關鍵技術研究帶來了一定的挑戰。在今后的工作中，工作人員務必要充分發揮各種新技術的積極作用，從而達到提升電動汽車智能充電樁設計質量和應用價值的目標。

第一，要合理應用智能終端技術，確保電動汽車智能充電樁應用的便利性。目前我國基于云計算平臺設計的智能化電動汽車充電系統已經十分成熟，以此為基礎構建智能終端APP，并確保其能夠與Android（安卓）系統與ISO（蘋果）系統實現妥善適配，同步上線兩個APP 版本，確保電動汽車智能充電樁智能終端技術的應用效果。一般來說，智能APP 基本都是基于C/S 設計結構進行運行的，其具有靈活性、擴展性，可以分成邏輯層（業務）、實體層（業務）、視圖層三層結構，經過合理設計和應用以后，該App將具有狀態展現、地圖顯示、控制查詢、支付結算等一系列優勢功能，用戶可以根據自己的需求使用App的功能模塊，對電動汽車智能充電樁進行更快捷的應用和控制［7］。

第二，合理應用充電（智能）技術。智能充電技術是目前比較先進的技術手段之一，其具有智能充電計量、保護、充電等一系列功能，在智能App的配合下，用戶可以通過移動設備對分布式充電裝置進行啟停控制，從而保證整體充電樁充電水平。為了保證智能充電技術的應用效果，在進行設計工作的過程中，工作人員可將充電系統中相對應的充電樁設備工作狀態設置為多種，比如不可用狀態、預約狀態、空閑狀態及工作狀態等，都是常見的電動汽車智能充電樁運行狀態，用戶在有充電需求的情況下，可以利用移動智能設備和App向系統服務器發出請求，查詢附近的電動汽車智能充電樁位置，并在充電樁與設備連接以后查看充電樁的運行狀態、用戶賬戶余額等重要信息，達到提升電動汽車智能充電樁實用價值的目標。

第三，妥善做好充電樁運維工作，是保證電動汽車智能充電樁使用質量的必然選擇。在長時間應用以后，電動汽車智能充電樁的零部件可能會老化、系統故障也會逐漸增加，在這種情況下合理運用運行維護技術對其進行處理，則能更進一步提升電動汽車智能充電樁的應用價值。工作人員應根據充電樁在建造、運行和歷史故障過程中形成的數據，在分析周邊使用環境的基礎上，明確電動汽車智能充電樁出現故障的原因以及其可能帶來的嚴重后果，并采取有針對性的運行維護技術對其進行優化，保證電動汽車智能充電樁的耐久性，避免因運維不到位而導致的電動汽車智能充電樁使用問題。

3 結束語

中國特色社會主義現代化建設目前已經取得了階段性成果，各種各樣的先進技術如同雨后春筍般涌現，特別是新能源產業的新技術更是不斷取得發展，為廣大人民群眾的生產生活提供了巨大的便利。電動汽車智能充電樁是電動汽車得以正常運行的重要基礎設施之一，通過優化硬件系統設計、軟件系統設計和環境兼容系統的設計，提升電動汽車智能充電樁的設計質量，并對其可能用到的關鍵技術進行分析，是未來工作的必然選擇。