基于PLC技术的电动汽车交流充电系统的研究与实现

范瑞云

摘   要：现阶段中我国对于能源的需求日益扩大，就实际展开分析，能源固然重要，但消耗能源过程中对环境造成的危害较大，清洁能源一直以来皆为研究的重点所在。基于此背景，电动汽车应运而生。但电动汽车的充电问题与充电系统的设计对于实际研究而言一直属于难点，本文基于PLC技术展开电动汽车充电系统的研究与实现，望能够对相关工作起到一定帮助，促进电动汽车行业发展，使电动汽车能够尽早代替大部分传统汽车，实现能源节约与环境保护。

关键词：PLC技术  电动汽车  交流充电  系统设计  系统开发

中图分类号：TP273                                文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）02（b）-0090-02

根据目前我国范围内的电动汽车动力技术展开分析，电动汽车的充电方式可分为两种。一类为车载充电器充电，一类为非车载充电。本文所研究的电动汽车交流充电系统为非车载充电方式，即将充电装置固定于地面、墙壁，利用传导方式为电动汽车提供电能，保障其电量不足时能够收获更多的电能，实现较为稳定的运行。下文将针对此类技术进行分析，基于PLC模式进行充电系统的研究与实现。

1  设计原则与功能需求分析

1.1 设计原则

设计需满足三大原则，即设计实用原则、设计安全原则、设计智能原则。使用性原则为保障充电系统能够快速且稳定、可靠地为电动汽车所服务，于供电的同时实现电动汽车快速充电、用户操作便捷、外界环境适应性较强等优点;其次为设计安全性原则。安全性原则指设计后投入使用的过程中较为安全、具备电气保护装置、误操作防护装置、防爆、防盗装置等;最后设计智能原则。设计智能原则为保障自动充电系统的稳定与便捷性，具备自动化操作流程与智能交互设计，于无人管理情况下正常使用，发生故障及时保障。

1.2 实际需求分析

实际功能需求分析需结合实际过程中交流充电设备的需求展开。首先，设备需满足国家标准，如满足《国家电网公司电动汽车充电设施建设指导意见》、《电动汽车充电设施的建设典型设计》等[1];其次，充电设备的各项参数需满足实际条件下的泛用参数，如满足交流电电压范围（220V±10%），频率处于50±1Hz，额定输出功率保持在7kW以内等。除此以外，充电设备还需满足于如便捷缴费、支持移动支付、提供通讯功能、预留表位、综合监控设备情况等。

1.3 PLC技术

PLC技术，指可编程序控制器所展开的相关技术，其核心为一种数字运算操作系统，针对工业环境下的各类应用，能够有效适应较大量的数据，有效存储数据，高效实现工作。其主要由CPU模块、输入模块、输出模块与编程器组成[2]。工作中，PLC技术的相关设备采用扫描方式展开工作，当PLC处于运行中时，相关操作由内部进行处理，周而复始，往复循环。此类技术的控制特点在于能够有效保障设备安全性，控制充电设施的电磁干扰。本次设计中应用此类技术，即为考虑到电动汽车充电设备长期处于外界，对环境方面的抵抗性应较强，能够有效应对各项天气。

2  各类模块设计、实现

2.1 硬件模块的设计与实现

硬件模块中较为重要的部分为主控模块与通信模块。首先由主控模块进行分析，其作为应用中的核心部件，能够控制整个系统实现各项工作，因此需将其作为重点进行分析。现阶段中的主控模块存在多个类型，本次设计过程中选用的主控模块为德国西门子公司制造的模块，配合三菱PLC技术，能够实现降低成本、提升工作效率的作用。设计过程中，本文特针对信号传输部分展开分析，利用原有主控模块中的平衡驱动器、差分接收器进行组合，提升整个系统的抗共模干扰性。通信模块设计与实现过程中，本文根据实际需求综合性考量，将独立电源、体积较小、速率多、应用方式较为广泛作为选择参数，最终选定FXIN-485-BD作为本次设计过程中的选择。实现过程中将其与各项设备连接，切实实现通信功能，实现整体单位作用。

2.2 软件模块的设计与实现

软件模块的设计与实现过程中较为重要的部分为上位机串口的设置。设计过程中已针对此类问题展开分析，将PC机的串口进行参数设置，主要内容包括串口编号设置、波特率、校验位设定及停止位确定。此类工作的目的在于针对控制系统展开链接，将PLC控制系统与其链接，并建设通信协议，保障安全性。实际实现过程中可与本文设置相同频率，如将PLC与上位机之间的通信利用RS-485展开，将波特率控制为19200bps，选择八位数据作为数据通信格式，并确定1位停止位。但需要注意的是，参数设置不可照搬，需根据实际情况进行设定，与此同时将PC机与PLC机的通信协议达成一致，不然将会出现正常通讯功能无法展开的现象。

3  充电管理系统的研究与实现

3.1 人机交互界面的研究与实现

人机交互界面的设置需结合实际展开，研究与实现过程中需注意满足实际需求，即能够有效显示充电设备的运行信息、具备一定的操作提升功能、正常显示計费系统信息等。实现过程中可利用各项工控组态软件进行系统建设与实现，利用各项编程软件实现数据交互与系统建设。以触摸屏界面的设计为例进行分析，选择正确的显示设备后，可针对实际操作流程展开设计，如待机界面设计、用户交互设计。用户交互过程为用户实施充电操作，将充电卡置于设备读卡器上方，设备读取到卡片记录，产生页面交互，提示用户进行刷卡操作。当用户开始操作后，系统将呈现给客户三类操作方式，分别为加满、按时间充电、按度数充电。用户根据自身请款选择合适选项进行操作[3]。实现过程中需要注重系统反应速度与读数显示正确性，以便切实提升充电便捷度与用户体验。

3.2 计费系统的研究与实现

计费系统的研究与实现需依靠计算机常数K值展开。实现过程中需要有效把握此类数据，将数据计算与上文所述的计量参数显示结合。本次设计、实现过程中着重针对显示数据进行分析，触摸屏显示数据为四位，为编程简单，PLC中使用整数表示，即ABCD，常数K值为160。将此类参数设置到电度表中，可保障程序计数较为精确。充电设备充电计数过程中，接通电源开关Y0后，PLC输入端X0接收到信号，将信号发送至计数器C0处，当C0处计数达到160，则数据显示器D0+1，算作一个单位读数，随后计数器归零，开始下一个周期的计数，到达160后D0再次+1，C0清零。最终根据充电结束后的D0计算充电数据。

4  结语

综上所述，本文针对实际过程中的，基于PLC技术开发的交流充电系统进行分析，将其中较为重要的部分作为例子进行分析与描述，意在保障单位发展，使设备运行较为稳定，有效提升整体发展与设备稳定性，实现电动汽车智能充电、高效充电。

参考文献

[1] 张勇敢，宋树祥，袁伟强.电动汽车交流充电管理系统的开发与实现[J].测控技术，2018，37（6）：160-163，167.

[2] 周娟，魏琛.电动汽车交流充电桩谐波分析及谐波抑制研究[J].电力系统保护与控制，2017，45（5）：18-25.

[3] 李军求，吴朴恩，张承宁.电动汽车动力电池热管理技术的研究与实现[J].汽车工程，2016，38（1）：22-27.