新能源汽車智能充電優(yōu)化控制系統(tǒng)

劉子豪

摘 要：隨著社會(huì)不斷的進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)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(huán)境的污染已經(jīng)成為世界性的問題?；诖?，新能源汽車逐漸走進(jìn)人們的視野。現(xiàn)階段純電動(dòng)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(dòng)汽車具有動(dòng)力成本低、環(huán)境污染小的優(yōu)勢，可以有效緩解逐漸減少的石油資源與環(huán)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(tǒng)的優(yōu)化方案進(jìn)行分析，為推進(jìn)我國新能源汽車的發(fā)展提供有效參考。

關(guān)鍵詞：新能源 電動(dòng)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(xiàn)階段我國各地政府已經(jīng)通過各項(xiàng)優(yōu)惠政策，鼓勵(lì)居民購置新能源汽車。例如：購買新能源汽車象征財(cái)政補(bǔ)貼、減免購置稅，一些大城市還通過限制燃油汽車指標(biāo)的方式促進(jìn)人們對新能源汽車的購買意向。但是新能源汽車在實(shí)際使用中，由于充電設(shè)施的不完善、以及充電系統(tǒng)的滯后性，都嚴(yán)重影響了新能源汽車的推廣。因此，通過優(yōu)化智能充電網(wǎng)絡(luò)、完善充電控制系統(tǒng)、研發(fā)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(zhì)量，推進(jìn)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2 新能源汽車智能充電控制的意義

為了進(jìn)一步推進(jìn)新能源汽車的使用率，充電樁設(shè)備的建設(shè)與維護(hù)已經(jīng)成了關(guān)鍵問題之一。針對公共充電站分布不均勻，充電樁難找，在實(shí)際生活中即便找到充電樁卻發(fā)現(xiàn)還要排隊(duì)的情況屢見不鮮。因此使用新能源汽車節(jié)省了動(dòng)力成本資金的同時(shí)，卻要付出更多的時(shí)間成本，這也是困惑眾多車主的一大問題，因此，充電站的規(guī)劃建設(shè)與管理系統(tǒng)面臨著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奶魬?zhàn)。智能充電站概念的提出，使傳統(tǒng)的能源站向網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化進(jìn)行轉(zhuǎn)型。以云共享、5G網(wǎng)絡(luò)、AI智能等為技術(shù)支撐，打造“網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、資源共享化”的充電系統(tǒng)。智能充電控制系統(tǒng)可以有效提升新能源汽車的運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)不同時(shí)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(wù)。新能源汽車智能充電控制系統(tǒng)的優(yōu)化使基礎(chǔ)充電由普通的電氣化設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)化、智能化的充電設(shè)施，為實(shí)現(xiàn)智慧充電設(shè)施建設(shè)具有重要意義。

3 影響新能源汽車智能充電建設(shè)的因素

3.1 電力容量不足

新能源充電力容量不足已經(jīng)成為眾多小區(qū)以及商業(yè)場所的重要問題。很多在車庫建立時(shí)都并未考慮到充電樁的建設(shè)。由于現(xiàn)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(shè)需求。電力擴(kuò)容實(shí)際上就是通過電力設(shè)備檢測，滿足電力容量需求。敷設(shè)新的供電線路，需要配備相應(yīng)的電纜線路、配電箱、計(jì)量表等。但是，電力擴(kuò)容在市場中仍然存在一定難度。例如：電力設(shè)施擴(kuò)容建設(shè)、維護(hù)、運(yùn)營等費(fèi)用的投入問題就很難解決。即便供電公司或國家相關(guān)部門進(jìn)行補(bǔ)助，車庫管理單位愿意免費(fèi)提供配電間場所以及線路通道。但是電力線路的橋架費(fèi)用仍然難以解決。這一問題也成為了建設(shè)智能充電控制系統(tǒng)的重要障礙。因此，必須出臺(tái)明確的管理政策，在電力擴(kuò)容問題中指出相關(guān)的責(zé)任負(fù)責(zé)制度及相關(guān)的施工建設(shè)技術(shù)，對需要擴(kuò)容的區(qū)域、電力公司、相關(guān)管理人員進(jìn)行定責(zé)，從而解決電力容量不足的問題。同時(shí)，這一問題也支出了建設(shè)智能充電控制系統(tǒng)的重要性，只有通過智能充電控制系統(tǒng)的建設(shè)，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(shè)備質(zhì)量與通信因素

建設(shè)智能充電控制系統(tǒng)，需要良好的設(shè)備與通信技術(shù)的支撐。設(shè)備質(zhì)量問題以及網(wǎng)絡(luò)通信延遲問題都對智能控制系統(tǒng)的建設(shè)有著嚴(yán)重的影響。首先，智能充電系統(tǒng)是有硬件設(shè)備和軟件設(shè)備共同構(gòu)成。硬件設(shè)計(jì)主要是指電路方面，例如：各種信號的采集電路通過這一設(shè)備可以有效了解充電時(shí)電池的狀態(tài)信息、電流充電放電信息以及充電環(huán)境信息的采集。軟件方面主要是指控制軟件設(shè)備，軟件設(shè)備可以與硬件設(shè)備共同作用，把硬件采集到的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)化分析，然后通過軟件系統(tǒng)來進(jìn)行智能化、動(dòng)態(tài)化的充電流程控制，如圖1。

其次，網(wǎng)絡(luò)通信與充電設(shè)備聯(lián)合是打造智能充電系統(tǒng)的重要因素。及時(shí)可靠的通訊設(shè)備是保證充電設(shè)備安全性與穩(wěn)定性的重要基礎(chǔ)，也是提升充電樁利用率、建設(shè)經(jīng)濟(jì)高效充電控制系統(tǒng)的有力保證。由此不難看出，想要打造智能化的充電系統(tǒng)，必須由信息技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)共享技術(shù)的提供技術(shù)性支撐。

3.3 充電管理系統(tǒng)因素

充電管理系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)充電過程智能化管理的關(guān)鍵因素。其系統(tǒng)包括對充電站、充電卡、電腦連接系統(tǒng)、以及相關(guān)管理軟件。智能充電管理系統(tǒng)有助于實(shí)現(xiàn)充滿自動(dòng)停止、斷電記憶、網(wǎng)絡(luò)管理、智能計(jì)費(fèi)、資源共享等功能。同時(shí)，對于雷雨天氣、線路故障、違規(guī)操作、過度充電等危險(xiǎn)因素進(jìn)行自動(dòng)斷電保護(hù)，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(guī)范化的系統(tǒng)是保證管理質(zhì)量的基礎(chǔ)設(shè)備。

3.4 充電設(shè)備的養(yǎng)護(hù)因素

新能源汽車的快速推廣與充電設(shè)備的廣泛建設(shè)，導(dǎo)致設(shè)備后期養(yǎng)護(hù)不當(dāng)?shù)那闆r時(shí)常發(fā)生。部分充電設(shè)備出現(xiàn)故障卻無法及時(shí)進(jìn)行修復(fù)，對智能充電控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成不良影響。充電設(shè)備的養(yǎng)護(hù)是一項(xiàng)復(fù)雜的內(nèi)容。首先，日常的設(shè)備清潔與檢查充電基本功能工作包括：充電硬件設(shè)備的回程清洗以及人機(jī)互交功能、自動(dòng)保護(hù)功能、計(jì)費(fèi)功能、基礎(chǔ)功能的檢查。

其次，還需要定期對設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)、升級，把設(shè)備信息與網(wǎng)絡(luò)信息同步，對設(shè)備的各個(gè)零件、控制面板、電源、接觸器、通信組件進(jìn)行定期保養(yǎng)確保設(shè)備性能正常，以完善智能充電控制系統(tǒng)。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(shè)備進(jìn)行及時(shí)保養(yǎng)和檢查，減少設(shè)備故障率。

4 新能源汽車智能充電控制系統(tǒng)的優(yōu)化措施

4.1 新能源汽車智能充電控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

新能源汽車智能充電控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要通過運(yùn)充電控制模塊對汽車充電的電量、付費(fèi)方式、車輛信息、充電接口、控制狀態(tài)等信息經(jīng)過AP傳到控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與管理，然后通過控制系統(tǒng)對充電過程進(jìn)行管理。智能充電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與完善是有效提升新能源汽車充電設(shè)施兼容性、適應(yīng)性的關(guān)鍵方法，也是確保智能充電系統(tǒng)全面發(fā)展的重要手段。

4.2 建立智能充電網(wǎng)系統(tǒng)

智能充電網(wǎng)絡(luò)需要通過收集充電數(shù)據(jù)、能源信息、設(shè)備狀態(tài)、物聯(lián)網(wǎng)等信息進(jìn)行融合，然后通過對大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，把新能源汽車的各個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行評估，建立一個(gè)人、車、電相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營平臺(tái)。首先，把傳統(tǒng)的用卡計(jì)費(fèi)方式轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)平臺(tái)付費(fèi)方式，以解決不同運(yùn)營商的通用問題。其次，通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建立可以保障充電安全，確保建立能源互聯(lián)、開放互通的智能充電網(wǎng)絡(luò)。用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)對可用充電樁進(jìn)行查找，減少盲目尋找和排隊(duì)的時(shí)間，從而增加公共充電設(shè)施的利用率。最后考慮到電動(dòng)汽車在充電過程中，如果對電池指標(biāo)出現(xiàn)異常無法提前診斷和預(yù)警，則會(huì)導(dǎo)致電池消耗過快，壽命變短。通過網(wǎng)絡(luò)互連數(shù)據(jù)分析對充電相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及模塊進(jìn)行評估和電路控制保護(hù)、諧波抑制、電池狀態(tài)監(jiān)測、充電設(shè)備主動(dòng)保護(hù)、電池安全預(yù)警、安全充電評估等技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新優(yōu)化充電模式。實(shí)現(xiàn)充電基礎(chǔ)設(shè)施與網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管協(xié)調(diào)發(fā)展，促進(jìn)智能充電監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)化。

4.3 完善智能充電配套政策

想要實(shí)現(xiàn)我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，就要對智能充電的配套政策進(jìn)行不斷完善，制定規(guī)劃化的標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng)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(shí)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(jīng)濟(jì)、便捷的充電服務(wù)。

5 結(jié)語

新能源汽車的推廣是我國環(huán)境保護(hù)戰(zhàn)略中的關(guān)鍵組成部分。其充電問題已經(jīng)成為重要的研究課題。現(xiàn)階段，建設(shè)智能充電控制系統(tǒng)還存在諸多的問題，只要不斷利用信息化技術(shù)手段對充電數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，逐步通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車的智慧型充電模式，為促進(jìn)新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐建清，劉崗，雷冬閣.基于STM32的充電樁智能化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].數(shù)字化用戶，2017，（48）：37-39.

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

[3]夏華，肖偉.電動(dòng)汽車充電樁的控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[J].今日自動(dòng)化.2020，（3）：97-99.

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

[5]夏華.電動(dòng)汽車充電樁的控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[J].今日自動(dòng)化.2020，（3）：97-99.