韩鑫磊 申李
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摘要：新时代背景下，要想增强电动汽车的市场竞争力，还应优化新能源、互联网技术、人工智能技术在电动汽车智能充电桩系统中的融入应用，完善硬件、软件、环境兼容等系统的设计，有效解决其续航和充电问题，从而增强用户充电体验，实现电动汽车的规模化生产，提升电动汽车行业的经济、社会和生态效益。
关键词:电动汽车；电动汽车交流充电桩；不确定度
1充电桩现状
在国家优惠政策的刺激和号召下，汽车主车厂、电网公司、电力设备制造商、电源企业、互联网企业等大批社会资本进入到充电桩行业，投资建设和运营充电桩。统计到 2019 年 12 月，我国公共充电桩达 51.8 万台，其中交流充电桩 27.6 万台、直流充电桩 24.2 万台，公共充电站 35 849 座，私人充电桩达到 62.7 万台。省级行政区域内所拥有的公共类充电桩数量前十的分别为：广东58 019台、江苏56 927台、北京55 089台、上海 53 938 台、湖北 37 000 台、山东 30 643 台、浙江27 048 台、安徽 23 198 台、河北 19 560 台、福建 15 570 台，占比达 78.4 %。
从充电桩运营商角度来看，特来电作为目前国内最大的充电设施运营商，自行投资和运营了超过 14 万台的充电桩，第二大和第三大充电设施运营商分别为星星充电10.5万台、国家电网8.8万台，上述三家企业通过近十年的持续投入，已经基本完成了城市核心关键地带的布局。
2电动汽车充电桩的设计
电动汽车是21世纪清洁、高效和可持续的交通工具，是一种电力驱动的道路交通工具。充电桩模式的多样性给电动汽车产业带来更多的机遇，对车桩数量不匹配的现象起到明显的抑制作用。其设计主要分为以下内容：
2.1 硬件系统设计
智能充电桩的优化设计应先完善相应的基础硬件设施的框架，其组成主要包括：中央主控板、IC读卡器、微型打印机、检测芯片、显示单元装置、监控装置、GPRS通信模块等。
在中央主控系统的设计上，要对主控板的控制充电系统的启动、运行和停止等功能进行设计，以发挥其充电系统主模块和有效监控其充电桩运行全过程的效果，以便借助多种通讯方式将运行中产生的数据及时收集和传输到后台进行分析和处理[1]。
为准确掌握充电桩的运行情况，需设计显示和监控单元，连接好LCD显示器、指示灯等硬件设备及各充电接口，用户可通过LCD显示器和触摸屏上的按键进行操作，根据界面设置内容选择需要的服务。当连接充电后，指示灯会显示当下充电状态，灯颜色由红转绿即为充电完成。广大电动汽车用户便可开启智能化的自助服务，可进行充电卡余额查询等，电量、充电时间等详细数据会自动显示。
2.2 软件系统设计
第一，在主控系统的设计上，首先，连接好主机、应用服务器、web服务器、存储服务器等软件元件架构。其次，结合电动汽车的类型和用户的充电消费需求等在系统中设计合理的自动匹配充电方案，以向用户提供优质的自动化充电服务。当用户选定服务后，主控模块自动启动通讯模块的功能将相关数据信息传输到系统的各单元模块中，向各硬件模块发送操作指令，实现智能化、自动化的充电操作[2]。
第二，在安全管理系统的设计上，从保障数据的安全性与保密性着手，优化设计解密模块、密钥管理模块、数据加密模块等。首先，构建DBMS，设计好相应的DDL、DML模块，以实现对数据的定义和操纵功能。其次，利用数据加密技术或加密软件，并设置安全密钥完善数据库系统的设计。
第三，在远程通信系统的设计上，融合GPRS技术的应用，安装远程视频监控系统，实现对智能充电桩远程定位控制的功能。
第四，在人机交互系统的设计上，主要是对界面内容进行设计，如欢迎界面、充电界面、付款界面等。利用与主控系统的交互，借助计算机的输入输出指令以及多点触控技术模拟人与计算机的对话[3]。
3电动汽车交流充电桩测得值的不确定度评定
3.1标准不确定度的评定
输入量γwo的标准不确定度的来源主要有两方面:在重复性条件下由于测得值的分散性引起的标准不确定度分量u(γ)──采用A类评定;三相标准电能表引起的不确定度分量urel采用B类评定。
3.2A类不确定度的评定
用三相标准电能表在相同的参比条件下对该被检表进行10次测量，结果见表1。
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根据贝塞尔公式计算出其实验标准偏差为:
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平均值:(x)≈+0.1446%
实际工作中被检表的测得量值由2次读数算术平均值给出，故由重复性引起的测量不确
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3.3B类不确定度的评定
(1)三相标准电能表误差引起的不确定度因三相标准电能表是在合格范围内，故取其基本量限的最大允许误差，按均匀分布处理，分布系数为√3，即:
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(2)电压测量回路中标准表与被检表同相端子之间的电位差引起的不确定度。其误差限根据JJG597－2005《交流电能表检定装置检定规程》的规定，取检定装置等级的1/6，按正态分布处理，分布系数为3，即:
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(3)被检电动汽车交流充电桩误差的修约间隔引入引起的不确定度。由于被检电动汽车交流充电桩的准确度为1级，根据JJF1059.1－2012《测量不确定度评定与表示》的规定，按均匀分布处理，分布系数为
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4交流充电系统的故障检测与维修
在纯电动汽车进行交流充电过程中，交流充电系统中容易出现的故障为充电桩与车辆连接故障、车载充电机故障。如遇到相关交流充电系统故障的情况，首先应该检查并确保充电桩的运行状态良好；其次是要保证充电桩提供的充电工作电压在187-253V范围以内 [4]。
例如：一辆北汽EV180电动汽车进行充电时，不能正常进行充电，无法读取动力电池数据。首先我们观察充电指示灯是否正常点亮，如果指示灯不亮则检查前机舱低压电器盒FBO2保险丝是否损坏。如损坏，则需对低压电机线束进行检测；如未损坏，则检查保险丝低压供电。检查低压供电无电压时应测量保险丝盒的低压供电端子与FBO2保险丝是否导通。如果不导通就需要对低压电器盒进行更换，如果导通则检查低压主保险。低压线束检查正常，则继续检测车载充电机的唤醒信号。此时我们应该测量车载充电机低压线束的插接件头15号针脚与整车控制器VCU低压线束插接件的13号针脚的导通情况。
低压插接件电压检查将车载充电机等低压线束插头连接好，将充电枪链接到车辆充电口上，在充电的状态下测量整车控制器的113号针脚的电压情况，测量结果正常。测量整车控制器的36号针脚的电压情况，正常情况下该电压应低于0.5V，正常。继续检查动力电池唤醒信号，测量整车控制器81号针脚与动力电池低压插接件6号脚的导通情况，测量结果正常。继续检查动力电池总负继电器的控制信号，检测整车控制器97号针脚与动力电池低压插接件F针脚的导通情况，测量结果正常。后将各部件线束安装好，将充电枪插入车辆充电口 [5]。
结束语
综上所述，随着社会的进步和人们的生活水平的提高，加大了对生态环境和可再生资源的保护力度。电动汽车充电桩无论采用交流充电还是直流充电，整个充电系统的构成大多是相同的经过变压器的高低压变化，到达充电桩，对电动汽车充电分交流和直流两种，通过车载充电机到达电池，完成充电过程。
参考文献：
[1]国务院办公厅.关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见(国办发〔2015〕73号)[Z].
[2]高黎明,张希.如何“喂饱”新能源汽车?优化充电桩是关键[EB/OL].(2018-01-17).
[3]18D705—2,国家建筑标准设计图集(电动汽车充电桩基础设施设计与安装)[S].
[4]华陈君.电动汽车充电桩设计与应用[J].工程技术研究,2019,4(20):190-191.
[5]杨晶.电动汽车智能充电桩的设计[J].电子技术与软件工程，2019（11）：214-215.