电动汽车智能充电桩的设计及关键技术思考

韦煜阳

（山东建筑大学）

0 引言

目前我国高度重视新能源汽车产业的发展，通过提供扶持政策、加大专项资金投入力度等一系列方法，为新能源汽车产业提供了强有力的支持，这使得我国电动汽车相关技术和配套设备研发工作在短时间内取得了突破性进展。但是也必须看到，由于起步时间比较晚等原因的影响，目前电动汽车智能充电桩的设计和关键技术研究还不到位，影响了电动汽车智能充电桩的使用性能。

1 电动汽车智能充电桩设计工作

第一，低碳经济及节能减排成为国家战略发展目标［1］。结合有关的调查数据来看，碳排放已经成为环境问题的首要成因，特别是在经济不断发展的过程中，碳排放问题所带来的负面影响将会更加严重。在这种情况下，党和政府提出了低碳经济、节能减排等一系列国家层面的发展战略，为各行各业提供了方向上的指导。新能源汽车、插电式混合动力汽车等，可以看作是汽车制造业进行低碳化发展的重要产物；在这种情况下，加强电动汽车智能充电桩的设计和关键技术研究，具有一定的现实意义。

第二，石油危机十分严峻，发展替代能源已成必然趋势。石油是不可再生资源，消耗速度过快将会影响社会经济的可持续发展。因此，目前世界范围内的许多国家都开始开发替代能源，以期能够降低石油资源的使用量，而推动电动汽车产业发展、加强电动汽车配套设施建设，可谓是势在必行。电动汽车智能充电桩作为电动汽车应用中最重要的配套设施之一，已然成为了人们关注的重点内容，加强电动汽车智能充电桩的设计及关键技术研究，是未来工作的不二之选［2］。

第三，电动汽车成为中国新能源汽车发展方向。在传统汽车中，石油是汽车燃油消耗的主要资源，经过燃烧后会排出大量的尾气并对自然环境造成严重的损害，这显然不符合新时期经济社会可持续发展的要求。在这种情况下，推动汽车行业朝着环保、清洁、节能的方向发展，显然具有一定的积极作用，而加强电动汽车智能充电桩的设计和关键技术研究，则是目前工作的重中之重。

第四，电动汽车能源供给基础设计建设较为落后，也是对电动汽车智能充电桩的设计及关键技术进行研究的主要原因之一。目前我国的电动汽车能源供给体系还不够成熟，特别是相关的基础设施建设问题更是十分严峻，在这种情况下，对电动汽车智能充电桩进行设计研究，可谓是势在必行。

2 电动汽车智能充电桩设计及关键技术

2.1 电动汽车智能充电桩设计

2.1.1 硬件系统设计

电动汽车智能充电桩工作包括多方面的内容，而硬件系统设计无疑是其中最基础、最重要的设计工作之一。一般来说，电动汽车智能充电桩的硬件设备包括中央主控、读卡器、打印机、显示单元装置和保护装置等。研究人员应结合其运行需求，对硬件系统进行调整和设计［3］。比如，在进行智能充电桩中央控制模块设计工作的过程中，需要着重做好总控制模块结构系统关停开启的设计工作，确保电动汽车智能充电桩能够与其他设备和模块进行有效联动，对充电桩运行情况进行监督管理。另外，在进行中央主控模块设计的过程中，还需要不断优化其通信模式和信息收集能力，从而使之成为收集充电桩数据流的重要功能模块，以便提升电动汽车智能充电桩的整体设计应用质量。同时，应在智能充电桩主控系统相关功能设计的过程中，选择能耗更低、数据冗余度更小、参数处理时效更快和控制能力更佳的结构系统进行应用；提升数据信息管理能力，以便对电池电量利用进行优化［4］。更重要的是，要考虑到电动汽车智能充电桩在用户互动方面的功能，增加数据查询功能和消费金额查询，在用户进行消费以后，为用户提供查询等一系列服务，确保电动汽车智能充电桩的应用效果。最后，在进行电动汽车智能充电桩硬件设计的过程中，应加强运行参数显示单元和监控单元的设计工作，确保显示灯等硬件系统能够在软件程序运行支撑下妥善稳定运行，在充电桩连接充电设备后，显示灯应具备准确反应充放电过程的功能，从而确保电动汽车的车主可以根据自己的行程安排等及时控制充电过程，提升电动汽车智能充电桩的使用价值。

2.1.2 软件系统设计

电动汽车智能充电桩的设计工作比较复杂，除了要保证硬件系统设计质量之外，工作人员还需要从软件系统设计入手，确保不同功能模块结构之间相互连接的稳定性，确保各个功能模块之间的兼容合作与协调配合效果，共同为实现电动汽车智能充电桩应用目标提供助力。在这个过程中，工作人员应加强主机、服务器、终端APP 和存储服务器等元件的连接功能，并在充分调查消费者消费偏好、待充电电动汽车的型号规格和消费者充电续航的目的等一系列问题的基础上，设计不同的电动汽车智能充电桩充电方案，从而给出在价格、电量和时间等方面有一定差异的智能充电桩充电方案，为消费者提供更有侧重点的、更符合其需求的充电方案，切实提升充电服务的水平。

在此基础上，还需要优化智能充电桩的通信功能等，确保用户消费信息能及时传递给智能充电桩充电过程的功能单元，并给系统内不同硬件设备下达相关指令，以提升电动汽车智能充电桩的自动化运行水平。另外，一定要考虑到电动汽车智能充电桩的安全性、隐私性问题，在进行软件系统设计的过程中引入数据加密系统、解密密钥管理系统和数据匹配模块等，在不影响信息安全的基础上，确保充电桩能够合理利用各种用户信息，同时加强数据库管理安全屏障架设，坚决杜绝安全性问题［5］。同时，要合理利用智能化技术、专家信息系统等技术手段的优异作用，加强电动汽车智能充电桩的数据设计工作，使其数据传输功能、交互功能等得到完善，保证电动汽车智能充电桩能够顺利安全运行。

最后，要充分了解用户的使用需求和常用功能，以此为基础提升智能充电桩智慧显示屏设计和交互应用设计质量，对电动汽车智能充电桩显示界面的内容布局进行优化设计，从而为用户提供更加细致服务和完善的操作指引等，提升电动汽车智能充电桩的使用效益，让用户仅仅通过简单的滑行和点击等基本操作，就能够获取想要的消费数据。

2.1.3 环境兼容系统设计

目前环境保护已经成为各国为之努力的重要方向，各行各业的从业人员也基本都形成了绿色可持续发展的工作理念，在这种情况下加强电动汽车智能充电桩、优化产业链上的环境兼容性设计，可谓是势在必行。

首先，在设计电动汽车智能充电桩的过程中，工作人员应对电动汽车充放电使用过程进行充分了解，并明确不同用户群体的具体需求，在充分了解电动汽车的设计使用原则的基础上，充分发挥云技术平台、数据库、管理平台的积极作用，确保电动汽车智能充电桩的数据信息收集处理功能［6］。

其次，要考虑到大部分电动汽车智能充电桩都直接安装在室外的特点，充分了解外界环境变化可能给电动汽车智能充电桩带来的一系列负面影响，在确保电动汽车智能充电桩应用价值的基础上，尽最大可能避免电动汽车智能充电桩因环境因素而出现运行故障的问题。

另外，还需要考虑到电动汽车智能充电桩受电子干扰影响的问题，利用工业级别的相应零部件进行设计安装，杜绝电磁效应影响电动汽车智能充电桩运行效果的问题。

2.2 电动汽车智能充电桩关键技术

电动汽车智能充电桩的应用价值毋庸置疑，但是其在运行过程中产生的海量数据，也确实给设计和关键技术研究带来了一定的挑战。在今后的工作中，工作人员务必要充分发挥各种新技术的积极作用，从而达到提升电动汽车智能充电桩设计质量和应用价值的目标。

第一，要合理应用智能终端技术，确保电动汽车智能充电桩应用的便利性。目前我国基于云计算平台设计的智能化电动汽车充电系统已经十分成熟，以此为基础构建智能终端APP，并确保其能够与Android（安卓）系统与ISO（苹果）系统实现妥善适配，同步上线两个APP 版本，确保电动汽车智能充电桩智能终端技术的应用效果。一般来说，智能APP 基本都是基于C/S 设计结构进行运行的，其具有灵活性、扩展性，可以分成逻辑层（业务）、实体层（业务）、视图层三层结构，经过合理设计和应用以后，该App将具有状态展现、地图显示、控制查询、支付结算等一系列优势功能，用户可以根据自己的需求使用App的功能模块，对电动汽车智能充电桩进行更快捷的应用和控制［7］。

第二，合理应用充电（智能）技术。智能充电技术是目前比较先进的技术手段之一，其具有智能充电计量、保护、充电等一系列功能，在智能App的配合下，用户可以通过移动设备对分布式充电装置进行启停控制，从而保证整体充电桩充电水平。为了保证智能充电技术的应用效果，在进行设计工作的过程中，工作人员可将充电系统中相对应的充电桩设备工作状态设置为多种，比如不可用状态、预约状态、空闲状态及工作状态等，都是常见的电动汽车智能充电桩运行状态，用户在有充电需求的情况下，可以利用移动智能设备和App向系统服务器发出请求，查询附近的电动汽车智能充电桩位置，并在充电桩与设备连接以后查看充电桩的运行状态、用户账户余额等重要信息，达到提升电动汽车智能充电桩实用价值的目标。

第三，妥善做好充电桩运维工作，是保证电动汽车智能充电桩使用质量的必然选择。在长时间应用以后，电动汽车智能充电桩的零部件可能会老化、系统故障也会逐渐增加，在这种情况下合理运用运行维护技术对其进行处理，则能更进一步提升电动汽车智能充电桩的应用价值。工作人员应根据充电桩在建造、运行和历史故障过程中形成的数据，在分析周边使用环境的基础上，明确电动汽车智能充电桩出现故障的原因以及其可能带来的严重后果，并采取有针对性的运行维护技术对其进行优化，保证电动汽车智能充电桩的耐久性，避免因运维不到位而导致的电动汽车智能充电桩使用问题。

3 结束语

中国特色社会主义现代化建设目前已经取得了阶段性成果，各种各样的先进技术如同雨后春笋般涌现，特别是新能源产业的新技术更是不断取得发展，为广大人民群众的生产生活提供了巨大的便利。电动汽车智能充电桩是电动汽车得以正常运行的重要基础设施之一，通过优化硬件系统设计、软件系统设计和环境兼容系统的设计，提升电动汽车智能充电桩的设计质量，并对其可能用到的关键技术进行分析，是未来工作的必然选择。