電動(dòng)汽車充電樁的設(shè)計(jì)

趙素玲

摘要：隨著近年來石油價(jià)格持續(xù)飆升意味著能源越來越緊缺，以及全球碳排放標(biāo)準(zhǔn)的推出這些都強(qiáng)化了我國推動(dòng)純電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)普及的動(dòng)力和欲望。目前看來純電動(dòng)汽車是解決全球能源與環(huán)境危機(jī)的一個(gè)突破點(diǎn)。電動(dòng)汽車電源的問題便是這次的設(shè)計(jì)目標(biāo)。普通充電站里的充電樁沒有專門的客服工作人員在那里值班，充電樁隨時(shí)都會有大大小小的問題發(fā)生，只要出現(xiàn)一點(diǎn)小小的問題便會讓廣大車友座駕無法上路。

關(guān)鍵詞：充電樁；人機(jī)界面；三菱人機(jī)界面軟件GT Designer 3

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）36-0192-02

現(xiàn)代社會在汽車家族中電動(dòng)汽車所占的份額越來越高。而現(xiàn)在的電動(dòng)汽車充電站的設(shè)備并不能完全滿足消費(fèi)者的需求，改善充電樁的性能是市場的需要。本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)主要是在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行自我修復(fù)，也就是還原系統(tǒng)。同時(shí)我還給充電樁加入人機(jī)界面繳費(fèi)系統(tǒng)，就不用有專門工作人員在那里當(dāng)值，并且系統(tǒng)增加了自我恢復(fù)功能，避免了一些車友無意間導(dǎo)致系統(tǒng)的死機(jī)。

1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求及硬件設(shè)計(jì)

本設(shè)備的基本要求是：

1）能夠具有準(zhǔn)確的判斷輸入數(shù)據(jù)的功能；

2）能夠用顯示器將車主的意思表達(dá)出來；

3）能夠在投入相對應(yīng)的人名幣時(shí)電源的輸出符合要求。

本設(shè)備的環(huán)境要素是工作溫度為-20℃～+50℃；相對濕度是5%～95%；海拔高度≤2000米。交流工作電壓為380V±15%；工作頻率為50Hz±1Hz；滿載功率因數(shù)≥0.99；諧波電流總畸變率≤20%。直流輸出方面穩(wěn)流精度不超過±1%；穩(wěn)壓精度不超過±0.5%；紋波系數(shù)≤0.5%；滿載效率≥92%；最高電壓DC400-700V（數(shù)字調(diào)節(jié)）；最大電流0-150A（數(shù)字無級調(diào)節(jié)）按電池廠家要求的最大充電電流確定；最大功率為最高輸出電壓×最大輸出電流，按5kW的倍數(shù)確定。

一般外殼防護(hù)分為室內(nèi)、室外，結(jié)構(gòu)上一定要杜絕帶電部分。機(jī)器的金屬外殼和它的零件都會進(jìn)行防銹的保護(hù)處理，非金屬外殼一般都會有防氧化保護(hù)膜或?qū)C(jī)器進(jìn)行防氧化處理。而且一般的電路板、接插件也都需要進(jìn)行防潮、防霉、防煙的處理，因?yàn)楸仨氁蟃H的工作條件。平均無故障時(shí)間：MTBF≥50000h。 機(jī)器能夠安全使用的標(biāo)準(zhǔn)：絕緣電阻≥200M，耐壓 1500V/min，重量：50KW系列 200KG。

充電槍設(shè)備的采購與論證，充電槍的額定工作電流范圍是5A～60A，防護(hù)等級要達(dá)到IP54的話就必須：1）本產(chǎn)品帶接地觸頭；2）帶有控制車輛啟動(dòng)開關(guān)；3）帶有控制充電機(jī)工作開關(guān)；4）使用環(huán)境溫度-40℃～+105℃，通常插拔力≤80N，一般機(jī)械壽命≥3000，阻燃等級UL94-V0。根據(jù)一般充電器電纜線的長度，主機(jī)安裝高度從箱底部距離地面100-120厘米，輸出端口每一個(gè)距離地面30-40厘米，每個(gè)端口之間的距離保持50-100厘米為宜。充電站的使用類型有三種，即：1）RL0110T（單投幣型） ；2）RL0110S（單獨(dú)刷卡型） 3）RL0110TS（投幣刷卡兩用型） 。

系統(tǒng)采用三種充電模式，如下表所示：

本設(shè)計(jì)采用三菱人機(jī)界面軟件（GT Designer 3），GT Designer 3軟件是用于三菱電機(jī)自動(dòng)化GOT1000系列圖形操作終端的畫面設(shè)計(jì)軟件，GT Simulator3當(dāng)然也是一款有效的仿真軟件。交流充電樁人機(jī)交互界面采用LCD大屏幕彩色觸摸屏，選擇廣州易顯15寸觸摸屏。充電可選擇定電容量、定時(shí)間、定金額、自動(dòng)充電四種模式。

另外該設(shè)備同時(shí)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1）一機(jī)多控，即一臺控制器可以分別控制十個(gè)插座的通斷電時(shí)間；

2）LED數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示，時(shí)間到了自動(dòng)斷電；

3）設(shè)有保護(hù)電路，具有過載和短路保護(hù)功能；

4）電子計(jì)數(shù)，及時(shí)對收益了如指掌，方便合作式經(jīng)營管理；

5）智能CPU識幣系統(tǒng)，防釣幣、防偽幣、防電擊功能；

6）具有斷電記憶功能，停電后再來電時(shí)可以自動(dòng)進(jìn)入斷電前的狀態(tài)。

2 系統(tǒng)的原理圖設(shè)計(jì)及人機(jī)界面設(shè)計(jì)

電路主板接線的設(shè)計(jì)，電路板接線號碼與上原理圖線號對應(yīng)，其中端口L接電源火線，端口N接電源零線。

人機(jī)界面的設(shè)計(jì)與操作方法是打開開關(guān)，系統(tǒng)進(jìn)入初始化，歡迎界面上隨意點(diǎn)擊，便可直接進(jìn)入刷卡界面或輸入密碼進(jìn)入。用戶根據(jù)提示刷卡成功后進(jìn)入用戶信息界面，該界面顯示當(dāng)前卡內(nèi)余額，如需充電則根據(jù)充電插頭的電氣鏈接來選擇A插口充電還是B插口充電，以及選擇電動(dòng)自行車充電模式，否則可按右下角處退出按鍵退出該界面，返回系統(tǒng)主界面。根據(jù)上級菜單選擇A插口充電模式后，提示充電插頭是否已經(jīng)鏈接，以保證充電安全，如果已正確鏈接則按確認(rèn)，否則按返回，進(jìn)行鏈接檢查。充電計(jì)費(fèi)方式選擇界面：上一級菜單確認(rèn)后直接進(jìn)入下一級充電計(jì)費(fèi)方式選擇界面，根據(jù)車主的需求來進(jìn)行相關(guān)的計(jì)費(fèi)充電，充電的方式分別為：按金額充、按電量充、自動(dòng)充電，如果返回上級菜單則按左下角的返回箭頭，退出則選擇右下角的退出按鍵。 計(jì)費(fèi)方式界面：按金額充電計(jì)費(fèi)界面，車主根據(jù)需求輸入充電金額即可，單位是元，根據(jù)界面按鍵提示進(jìn)行充電金額的輸入及操作。按電量充電計(jì)費(fèi)方式界面： 按電量充電計(jì)費(fèi)這個(gè)界面是車主根據(jù)自身需求輸入充電電量即可， 以 kwh 即度為單位，根據(jù)界面按鍵提示進(jìn)行充電電量的輸入及操作。充電數(shù)據(jù)信息顯示界面： 確認(rèn)鍵進(jìn)入充電數(shù)據(jù)顯示界面，顯示本次充電所需消費(fèi)金額、所充電量和時(shí)間、卡內(nèi)剩余金額等詳細(xì)數(shù)據(jù)，供車主確認(rèn)，如發(fā)生錯(cuò)誤可退出充電，否則確定充電。

3 系統(tǒng)使用界面說明

打開系統(tǒng)電源，開機(jī)后系統(tǒng)初始化進(jìn)入交流充電樁歡迎主界面， 界面如圖2所示：

用戶根據(jù)提示刷卡成功后進(jìn)入用戶信息界面，該界面顯示當(dāng)前卡內(nèi)余額，如需充電則根據(jù)充電插頭的電氣鏈接來選擇A插口充電還是B插口充電，以及選擇電動(dòng)自行車充電模式，否則可按右下角處退出按鍵退出該界面，返回系統(tǒng)主界面。

根據(jù)上級菜單選擇A插口充電模式后，提示充電插頭是否已經(jīng)鏈接，以保證充電安全，如果已正確鏈接則按確認(rèn)，否則按返回，進(jìn)行鏈接檢查。上級菜單確認(rèn)鏈接后直接進(jìn)入充電計(jì)費(fèi)方式選擇界面，根據(jù)用戶自身需求來進(jìn)行相關(guān)方式計(jì)費(fèi)充電，充電方式分別為：按金額充、按電量充、自動(dòng)充電，如果返回上級菜單則按左下角的返回箭頭，退出則選擇右下角的退出按鍵。其他的界面還有很多，在此就不一一介紹了。

4 結(jié)論

本文對目前的充電樁存在的明顯問題進(jìn)行了改善，由于水平有限該系統(tǒng)還存在著不足，希望在以后的工作中能繼續(xù)進(jìn)行完善。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 徐海明. 電動(dòng)汽車充電站運(yùn)行與維護(hù)技術(shù)[M]. 北京：中國電力出版社， 2010.

[3] 國標(biāo)GB 50966-2014 電動(dòng)汽車充電站設(shè)計(jì)規(guī)范中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部， 2015.