基于物联网的新能源汽车充电桩控制系统设计研究

基于物联网的新能源汽车充电桩控制系统设计研究

甘广发

 南京交通技师学院，210049

摘要：近年来，新能源汽车行业发展迅猛，与新能源汽车配套的充电桩也得到了大力发展和普及。充电站是一种集自动更换电池、自动充电、电池储存于一体的综合性设施，对于新能源汽车的推广与发展极为重要。基于上述背景，本文提出了一种基于物联网的新能源汽车充电桩控制系统。该系统主要采用智能算法和数据分析技术，结合充电桩、充电站和智能终端等设备，实现对电动汽车充电过程中的能量利用效率、充电速度和充电成本等参数进行智能化控制和优化。

关键词：物联网；新能源汽车充电桩控制系统；设计策略

引言

近年来，我国新能源汽车市场发展趋势持续向好，作为配套基础设施的充电桩却在发展步调上存在滞后。传统的充电方式存在充电速度慢、充电效率低、充电成本高等问题，而且很难满足用户日益增长的充电需求。因此，基于物联网，对新能源汽车充电桩控制系统进行优化。

一、基于物联网的新能源汽车充电桩控制系统应具备的功能

（一）功率输出功能：充电桩能够输出稳定的220 V工频交流电给车载充电机供电，额定输出功率7 kW，充电桩实际输出功率可调。

（二）充电信息采集功能：在电动汽车充电过程中，充电桩能够准确采集充电电压、充电电流、已充电量等充电信息，实现过压保护、过流保护等功能。

（三）连接确认和控制导引功能：充电桩能够通过连接确认和控制导引模块实现充电枪的状态检测以及充电桩与车辆控制装置的信号传输，保障充电桩供电、断电过程中的安全可靠性能。

（四）充电指示和急停功能：充电桩能够通过充电指示灯显示充电桩工作状态。同时，充电桩配备急停按钮，用于充电过程中的紧急断电。

（五）人机交互功能：充电桩配备人机交互触摸屏，用于显示环境信息和充电桩使用状态。用户可以通过人机交互显示屏了解环境信息。在使用电动汽车充电功能时，可以根据用户需要设置充电时间和充电桩最大输出电流。

二、基于物联网的新能源汽车充电桩控制系统设计

（一）汽车充电桩控制系统线路设计

首先，新能源汽车充电桩的线路控制可以实现程序指令与充电桩之间的状态调节，充分满足电力的供应。其次，线路的控制还能够实时对汽车充电桩的电力状态进行监控，在此期间，有效确保充电桩线路的流畅度管理。最后，技术人员可按照新能源汽车的供电需求，对其电力传导的做功进行调节，从而有效规避充电桩控制系统在线路运行与供电传导之间不相协调的问题。

（二）汽车充电桩控制系统检测设计

技术人员在新能源汽车充电桩中安置检测系统之后，检测系统会实时连接充电桩外部端口，并监测其状态，在对新能源汽车进行充电的过程中，完成相应的电力强度调节并及时维护汽车电池的安全，实现新能源汽车电量的长效供应。例如，将相同型号的两款新能源汽车进行充电操作，在两款汽车内部电池电量相同的状态下，经同一时间补充电能，将第一款汽车连接传统的电池充电桩进行充电操作。第二款汽车连接带有检测系统的新型汽车充电桩进行充电操作，经一段时间的数据表明，第一款汽车的电量损耗远超过第二款汽车的电量损耗，通过两款汽车电量损耗的差异对比，充分说明了新能源汽车充电桩检测控制系统的有效性。

（三）汽车充电桩控制系统程序设计

首先，以新能源汽车充电桩的型号为依据，通过程序编码实现对电力检测、电力做功强度调整、电力传输强度、充电程序开启及停止操作的有效串联，实现新能源汽车充电桩各部分功能之间的协调运作，以满足汽车充电桩的供电操作需求。其次，通过技术操作，实现新能源汽车供电桩内部程序的自动化监控自检功能。这种内控自检功能的实现，能够在汽车进行供电操作的前提下，实现对汽车内部能源载体状态的检测，从而保证对新能源汽车电池电量的合理供电，节约电量，规避因电量过剩而产生的电池损耗现象，实现电量供应与程序自检之间的协调运作。此时，充电桩控制系统的程序设计会以此参数为依据进行自动设定，以实现对新能源汽车的有效供电。

（四）汽车充电桩控制系统安全设计

新能源汽车充电桩主体作为汽车电量供应的重要部分，其安全性和稳定性的保障尤为重要。因此，工程技术人员可运用科学的手段增强其在电能供应和传输方面的稳定性，经过多年的研究探索，工程技术人员通过对新能源汽车充电桩规划安全控制系统，保障其在为能源汽车的供电操作中，能持续且安全地完成电能供应和传输。安全系统的安装可以配合新能源汽车充电桩内部的检测系统一起运行，共同对新能源汽车电能储蓄装置的状态进行检测，在电流过低的情况下，充电桩的安全系统会自动传输报警提醒，与此同时，充电桩的检测系统会及时对新能源汽车内部电能载体内的电量状态进行检测，并有所调整供电做功和供电强度，保证充电桩电量传输的有效性。同时，还可对充电桩的周围环境进行检测，实时了解天气、温度等外部情况，针对恶劣的天气环境条件，安全系统会自动传输程序指令到充电桩的控制系统，并自动开启辅助设备，保障新能源汽车充电桩基础设施的安全维护，规避可能遇到的自然损坏。

（五）汽车充电桩控制系统的硬件设计

充电桩的充电设备控制器是其硬件设计中的重要组成部分。其主要承担着计费控制、BMS通讯、充电操作模块，数字出入量显示的检测管控。通常情况下，标准的汽车充电桩充电设备控制器具备三路CAN总线通信接口，其中一个接口与充电桩的充电操作模块相关联，另外两路接口的作用相同，都是针对新能源汽车的BMS通讯而设计。在对新能源汽车进行充电操作时，充电设备控制器会通过与BMS端口进行信息通讯，获取汽车内部电能载体的实际电量状态以及其所需的电流供应功率，电能传输强度等系列参数，进而将相应的参数通过CAN总线传输至充电操作模块，技术人员通过操作充电操作模块实现对新能源汽车电量供应。

结束语

综上所述，新能源汽车充电桩控制系统的设计研究至关重要，其充电桩控制系统的研发技术标志着新能源企业核心竞争实力的强弱，在绿色节能政策的前提下，充电桩控制系统在线路、检测、程序、安全等方面的高效设计，有助于后续新能源汽车行业的稳步健康发展。

参考文献

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