新能源汽车智能充电优化控制系统研究

新能源汽车智能充电优化控制系统研究

卢熠猛

国网天津蓟州供电公司   天津     301900

摘要：在可持续发展背景下，应不断优化新能源汽车充电控制系统，提升其智能化水平。主要是优化系统架构、模块，落实健全的智能充电网系统以及配套政策，做好维护工作等，以此保证充电质量。

关键词：新能源汽车；智能充电；优化控制系统

1新能源汽车的定义

1.1　混合动力汽车

混合动力车是一种全新的概念车，以弥补纯电动汽车的缺陷。他把非常规资源与传统能源共享，既解决了电池汽车的短时续航问题，又降低了环境污染。与传统汽车相比，发动机总能在最佳工况下运行，而且汽油消耗很少，能够充分燃烧，排气比较清洁，无空转现象。同时，不需要外部充电系统。小型的电池组使混合动力车的制造成本和重量大为减少，同时在行驶的过程中发动机和电机动力也能相互补充，电机功率可以在较低的速度下工作。现在中国各大汽车公司都在研发混合动力汽车，大多数都是混合动力汽车。从目前的技术和应用来看，混合动力汽车是目前最具工业化、市场化的汽车类型。混合动力汽车采用了内燃机和电动机作为混合动力源。

1.2　天然气汽车

天然气汽车采用的是无硫化物、无铅的清洁能源，一氧化碳降低80，碳氢化合物降低60，氮氧化物降低70。所以很多国家，包括中国，都在发展天然气汽车。因为天然气费用远低于汽油，并且发动机使用的是天然气，因此使用天然气进行客运，可以降低车辆的运营成本。车辆运行时非常顺畅，噪声小，没有积炭，可降低保养次数。天然气的安全性要高于汽油。

1.3　纯电动汽车

纯电动车是一种以电力为能源的车辆，与其他车辆相比，纯电动汽车对环境的影响最小，但纯电动汽车也有其致命的缺点，即全靠可再生的电池供电，由于技术上的原因，电池的技术水平一直不高，存在寿命短，尺寸和外形尺寸较大，充电周期较长等缺点。因此在开发纯电动车时，要考虑到充电问题，以免发生其他问题。纯电动车在行驶时，排放的废气不会对环境产生任何污染，而且对环保也是非常有利的，而且电机的运转噪声也要比内燃机要小得多。而且它的结构也更容易维护，但电动汽车的功率消耗很大，续航时间也很短。

1.4　燃料电池汽车

与传统的汽车相比，燃料电池汽车的结构与常规汽车不同，内燃机不再是常规车辆使用的内燃机。只要你把电池充满，燃料电池汽车就不需要再等上好几个小时，与传统汽车使用汽油类似。燃料电池一般会补充氢，但是燃料电池汽车一般被限制在诸如发电厂和叉车等的工业领域。

燃料电池车辆的排放为零或接近零，温室气体排放减少，燃烧效率提高，运行平稳，无声。最重要的是燃料电池汽车必须要在工业上才能使用，由于氢是一种非常危险的能源，在保存技术上需要更高的技术，当技术发展到一定地步，燃料电池汽车会成为我们常用的交通工具。

2新能源汽车智能充电控制系统的建设路径

2.1更新新能源汽车智能充电控制系统设计

2.1.1整体结构设计

在新能源汽车推广、普及的过程中，其先进性水平也在日益升高，充电桩本身就具有多种多样的控制系统结构，内部组成较多，包括核心控制模块、充电模块、信息数据采集与变送模块、通信与显示操作模块以及保护模块等。在对智能充电控制系统整体结构进行优化设计时，应融入整合5G通信技术、智能技术等，提高整个系统的通信能力、智能化水平和控制强度。在具体更新设计中，主要通过云充电控制模块将付费方式、充电接口、充电电量、控制状态以及车辆信息等内容经过AP传至控制中心，从而完成更为健全的信息数据采集与管理工作。智能化控制系统以此为基础管理新能源汽车充电过程，依托于该智能控制系统提升此类汽车充电设施的兼容性和适应性，从而保证智能充电控制系统满足新能源汽车充电需求。

2.1.2模块设计

a.核心控制模块。作为该系统的关键组成部分，控制板采用ARM和STM32F103ZET6核心板为核心控制芯片，负责协调、控制充电桩相关模块，实现人机交互的信息传递功能，并将用户输入的相关信息反馈给直流充电桩，为充电桩与HMI之间的数据沟通交流提供支持。其中，核心控制模块通过对采集与变送模块的利用控制，能够实时掌握电压、电流和温度等数据并以信号方式传输，之后通过设定值的对比分析与判断，作出相应工作动作。一旦出现问题，核心控制模块将利用信号与存储器中的信息开展故障种类判断工作，以此为基础落实保护功能。在实际优化设计中，可以采用内核为ARM32位的CortexM3CPU，利用该核心芯片极小的处理器内核和存储器，降低系统优化生产成本，同时依托于休眠、停止和待机功耗模式优化控制充电桩功耗。通过落实该设计，能够加快系统调试与开发进程，无需汇编代码的情况下，实现系统开发简化。

b.通信与显示操作模块。该模块包括HMI界面、触摸屏、总线通讯以及按钮，用户通过触摸屏登录账号并输入充电金额以及相关参数，核心模块将发出相应控制指令，进而使新能源汽车顺利充电。其中，各个模块之间的交互与信息交互，均以信息模块为基础。在结合5G技术的同时，可以借用CAN总线通信过渡，利用ControllerAreaNetwork这一串行通信网络的速率快、传输距离远的优势，满足节点之间的自由通信需求，完成通信数据成帧处理。在使用高速总线CAN时，可以将bxCAN控制模块内置于核心控制芯片中，从而充分发挥其较强的抗干扰能力、稳定的数据传输性能以及快速的信息输送特点。此外，将信号收发器电路设计在设施外面，实现对电流、电压参数的采集与处理，同时增加隔离模块，并位于充电桩采集模块和总线通信之间。

c.保护模块。该模块涉及输出过压、短路、过流以及输入过压、欠压、过温等保护，电路整体复杂水平较高，为实现对充电桩的保护控制，主要是对控制、功率和监控电路部分等进行优化设计，使保护模块按照“故障产生-故障信号检测-故障信号传回并比较分析-显示故障并处理-故障维修”这一结构流程发挥保护作用，增强新能源汽车智能充电过程的稳定性，满足用户充电需求。

2.2落实智能充电网系统

为强化新能源汽车智能充电控制管理力度，应建立智能充电网系统，提升设备质量与通信效果。在建立该系统时，主要是融合物联网、能源信息、充电数据以及设备状态，依托于大数据架构开展数据分析工作，评估新能源汽车的各项数据，以数据评估结果进行人、车、电相结合的网络运营平台构建。在该平台的使用下：

a.为增强充电计费方式的智能化程度，设计人员可以转变传统计费方式，使用构建的网络运营平台落实线上付费，实现运营商通用。

b.基于进一步保证充电安全落实智能充电网络，坚持开放互通和能源互联原则，新能源汽车用户使用该网络平台即可查找闲置充电桩，减少时间成本的同时，提高充电设施利用率。

c.为实现电池异常预警与自动化诊断，最大程度保证电池使用寿命，可以结合利用网络互联数据开展分析工作，以此为基础评估充电标准和模块，落实谐波抑制、主动保护、安全预警等技术，从而实现新能源汽车充电模式的智能化创新。条件允许情况下，加强围绕新能源汽车智能充电控制与基础设施的网络监管，保证系统运作安全、稳定。

结束语

燃油汽车对不可再生能源的消耗以及对环境的污染已经成为世界性问题，在可持续发展背景下，新能源汽车逐渐走进大众视野。但是在其实际应用过程中，充电问题愈发明显，这极大地影响了新能源汽车的推广与普及。因此，对于该行业进步以及环境的可持续发展，优化此类汽车智能充电控制网络是必要的。

参考文献

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