电动汽车交流充电桩控制导引系统的研究

水盼盼

摘 要：针对国内电动汽车交流充电桩旧接口的GB/T 20234一致性改造情况，以及由于标准理解偏差导致新充电接口充电不可靠的问题，文章解析了国标GB/T 20234控制导引的原理和检测判断参量，设计了基于单片机LPC1768的控制导引系统。

关键词：电动汽车；控制导引；充电接口；交流充电桩

中图分类号：TD442.2 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）16-0137-01

现阶段，伴随着经济的快速增长和社会的快速发展，我国的环境问题愈发突出。为了缓解空气污染，电动汽车的发展非常受重视。发展电动汽车，实现能源结构的转型，符合可持续发展战略。同时，电动汽车是汽车行业的一个新的发展方向，这为我国在汽车行业技术水平的提高，构建完善的汽车工业体系，引领世界潮流提供了一个契机。我国政府也意识到了电动汽车发展的重要性，出台了一系列的政策法规来促进并规范电动汽车行业的发展。在我国政府的积极引导下，我国的电动汽车取得了很大成绩。但是，在电动汽车行业的发展过程中依然存在很多问题。新国标制定后，市场上依然存在大量不符合新国标的充电桩。本文正是在这种背景下，设计了充电桩控制导引系统，这对于充电桩新产品的研发和旧产品的改造都具有非常重要的现实意义。

1 控制导引流程

充电桩与汽车连接的控制导引通过CC和CP的检测来进行充电连接的控制，电路如图1所示。

1.1 充电连接状态的确认

车辆与充电桩连接后，充电桩的控制系统判断检测点4是否连接或测量检测点1的电压来判断车辆与充电桩是否已成功连接。车辆通过测量检测点的电压判断接口是否成功连接。充电桩之后开始整个充电流程，将开关S1从+12V的连接端转换至PWM端。

1.2 车辆准备工作的完成

车辆首先进行自检，若一切正常，闭合开关S2。充电桩测量检测点1处的电压来判断车辆状态，当此电压满足一定的范围时，则认为正常，然后充电桩闭合开关K1和K2使充电电路工作。

1.3 开始充电过程

电动汽车和充电桩成功连接后，开始检测电阻R4的阻值，来确定充电电路的额定电流；然后测量检测点2的PWM的占空比得到充电桩的最大供电电流；获取车载充电机的额定输入电流，选三者的最小值作为充电过程最大充电电流，然后充电桩开始对车辆进行充电。

1.4 充电过程的监控

在充电过程中，充电桩对检测点1和4进行不断的测量，以确保充电口的连接正常和车辆处于正常的充电状态[4]。车辆对检测点2进行检测，实时监测接口的连接状态。当测量到检测点2的PWM的占空比发生变化时，车辆能够调节车载充电机的输出功率以提高能源的使用效率。

1.5 充电过程的结束

当要使充电过程结束时，车辆应首先斷开S2，让充电设备停止充电。当达到充电桩设置的结束条件或检测到开关S2断开时，则充电桩的控制系统将S1切到+12V一侧，并断开K1和K2切断充电电路。

2 硬件设计

2.1 信号调理电路

模拟信号经过线性光耦与数字信号间隔离并产生与之成线性关系的数字信号，将此信号通过运算放大器处理后，通过LPC1768自带的12位AD采样器进行采样。

2.2 PWM调制波输出电路

单片机LPC168输出PWM，通过调制电路，在CP线上输出正负电压值为±12V的PWM信号。

2.3 连接确认电路

充电桩和汽车完全连接时，连接点CC和PE导通；断开时，连接点CC和PE断开。在充电过程中，当CC断开时，要在硬件上确保充电过程停止。

3 结语

本文设计了以LPC1768单片机为主控制器的电电动汽车交流充电桩控制导引系统。研究了充电桩与电动汽车接口的新国标，设计了充电控制方案。采用光耦对数字信号和模拟信号进行隔离，能够有效减少各个信号间的相互干扰，提高整个系统的稳定性，防止充电过程中发生故障。实现了对电动汽车充电时，充电桩和测量的连接确认及控制导引和实时监控功能。

参考文献

[1]郭强.电动汽车交流充电桩的开发与研究[D].合肥工业大学，2015：13-15.

[2]GB/T 20234.1-2011，电动汽车传导充电用连接装置.第1部分：通用要求[S].

[3]GB/T 20234.2-2011，电动汽车传导充电用连接装置.第2部分：交流充电接口[S].endprint