電動汽車交流充電樁控制導(dǎo)引系統(tǒng)的研究

水盼盼

摘 要：針對國內(nèi)電動汽車交流充電樁舊接口的GB/T 20234一致性改造情況，以及由于標(biāo)準(zhǔn)理解偏差導(dǎo)致新充電接口充電不可靠的問題，文章解析了國標(biāo)GB/T 20234控制導(dǎo)引的原理和檢測判斷參量，設(shè)計了基于單片機(jī)LPC1768的控制導(dǎo)引系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：電動汽車；控制導(dǎo)引；充電接口；交流充電樁

中圖分類號：TD442.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）16-0137-01

現(xiàn)階段，伴隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長和社會的快速發(fā)展，我國的環(huán)境問題愈發(fā)突出。為了緩解空氣污染，電動汽車的發(fā)展非常受重視。發(fā)展電動汽車，實現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。同時，電動汽車是汽車行業(yè)的一個新的發(fā)展方向，這為我國在汽車行業(yè)技術(shù)水平的提高，構(gòu)建完善的汽車工業(yè)體系，引領(lǐng)世界潮流提供了一個契機(jī)。我國政府也意識到了電動汽車發(fā)展的重要性，出臺了一系列的政策法規(guī)來促進(jìn)并規(guī)范電動汽車行業(yè)的發(fā)展。在我國政府的積極引導(dǎo)下，我國的電動汽車取得了很大成績。但是，在電動汽車行業(yè)的發(fā)展過程中依然存在很多問題。新國標(biāo)制定后，市場上依然存在大量不符合新國標(biāo)的充電樁。本文正是在這種背景下，設(shè)計了充電樁控制導(dǎo)引系統(tǒng)，這對于充電樁新產(chǎn)品的研發(fā)和舊產(chǎn)品的改造都具有非常重要的現(xiàn)實意義。

1 控制導(dǎo)引流程

充電樁與汽車連接的控制導(dǎo)引通過CC和CP的檢測來進(jìn)行充電連接的控制，電路如圖1所示。

1.1 充電連接狀態(tài)的確認(rèn)

車輛與充電樁連接后，充電樁的控制系統(tǒng)判斷檢測點4是否連接或測量檢測點1的電壓來判斷車輛與充電樁是否已成功連接。車輛通過測量檢測點的電壓判斷接口是否成功連接。充電樁之后開始整個充電流程，將開關(guān)S1從+12V的連接端轉(zhuǎn)換至PWM端。

1.2 車輛準(zhǔn)備工作的完成

車輛首先進(jìn)行自檢，若一切正常，閉合開關(guān)S2。充電樁測量檢測點1處的電壓來判斷車輛狀態(tài)，當(dāng)此電壓滿足一定的范圍時，則認(rèn)為正常，然后充電樁閉合開關(guān)K1和K2使充電電路工作。

1.3 開始充電過程

電動汽車和充電樁成功連接后，開始檢測電阻R4的阻值，來確定充電電路的額定電流；然后測量檢測點2的PWM的占空比得到充電樁的最大供電電流；獲取車載充電機(jī)的額定輸入電流，選三者的最小值作為充電過程最大充電電流，然后充電樁開始對車輛進(jìn)行充電。

1.4 充電過程的監(jiān)控

在充電過程中，充電樁對檢測點1和4進(jìn)行不斷的測量，以確保充電口的連接正常和車輛處于正常的充電狀態(tài)[4]。車輛對檢測點2進(jìn)行檢測，實時監(jiān)測接口的連接狀態(tài)。當(dāng)測量到檢測點2的PWM的占空比發(fā)生變化時，車輛能夠調(diào)節(jié)車載充電機(jī)的輸出功率以提高能源的使用效率。

1.5 充電過程的結(jié)束

當(dāng)要使充電過程結(jié)束時，車輛應(yīng)首先斷開S2，讓充電設(shè)備停止充電。當(dāng)達(dá)到充電樁設(shè)置的結(jié)束條件或檢測到開關(guān)S2斷開時，則充電樁的控制系統(tǒng)將S1切到+12V一側(cè)，并斷開K1和K2切斷充電電路。

2 硬件設(shè)計

2.1 信號調(diào)理電路

模擬信號經(jīng)過線性光耦與數(shù)字信號間隔離并產(chǎn)生與之成線性關(guān)系的數(shù)字信號，將此信號通過運(yùn)算放大器處理后，通過LPC1768自帶的12位AD采樣器進(jìn)行采樣。

2.2 PWM調(diào)制波輸出電路

單片機(jī)LPC168輸出PWM，通過調(diào)制電路，在CP線上輸出正負(fù)電壓值為±12V的PWM信號。

2.3 連接確認(rèn)電路

充電樁和汽車完全連接時，連接點CC和PE導(dǎo)通；斷開時，連接點CC和PE斷開。在充電過程中，當(dāng)CC斷開時，要在硬件上確保充電過程停止。

3 結(jié)語

本文設(shè)計了以LPC1768單片機(jī)為主控制器的電電動汽車交流充電樁控制導(dǎo)引系統(tǒng)。研究了充電樁與電動汽車接口的新國標(biāo)，設(shè)計了充電控制方案。采用光耦對數(shù)字信號和模擬信號進(jìn)行隔離，能夠有效減少各個信號間的相互干擾，提高整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性，防止充電過程中發(fā)生故障。實現(xiàn)了對電動汽車充電時，充電樁和測量的連接確認(rèn)及控制導(dǎo)引和實時監(jiān)控功能。

參考文獻(xiàn)

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[3]GB/T 20234.2-2011，電動汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置.第2部分：交流充電接口[S].endprint