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电动汽车充电桩控制系统研究发布时间：2023-07-28T07:47:30.152Z 来源：《科技潮》2023年15期作者：沈金虎[导读] 为了改善传统电动汽车充电桩控制系统存在的不足，提出以蓝牙作为通信工具，设计新的控制系统。
江苏明茂新能源科技有限公司摘要：为了优化充电桩控制系统，选取 STM32F407ZET6 作为处理器，将充电桩控制模块、云服务器、用户 APP 客服端组合到一起，开发新的系统方案。
该系统通过蓝牙建立用户手机与充电桩之间的通信，利用 4G/5G/wifi 创建服务器与移动终端之间的通信，建立服务器与用户手机之间的通信。
系统应用测试结果显示，本系统能够通过蓝牙连接，将该充电桩的充电枪与此用户的电动汽车充电接口连接，按照预约先后顺序安排充电，可以根据设定的充电服务要求，为电动汽车按时充电 /某时段充电，可作为电动汽车充电桩控制工具。
关键词：蓝牙；充电桩；电动汽车为了改善传统电动汽车充电桩控制系统存在的不足，提出以蓝牙作为通信工具，设计新的控制系统。
1 系统总体设计1. 1 系统总体框架结构设计本系统主要由 3 部分组成，分别是充电桩控制模块、云服务器、用户 APP 客服端，结构如图 1 所示。
图1系统总体框架结构该结构中，充电桩控制模块作为现场充电机与用户之间的充电控制命令、充电状态传输桥梁，通过搭建控制电路，与充电机控制终端连接，实现对充电机作业状态的实时监测。
如果发现充电机作业发生故障，该模块会向用户发送提示消息。
正常作业情况下，按照用户设置的充电参数和时间，为电动汽车充电。
APP客服端用于创建人机交互体系，用户在客服端注册个人信息，借助此终端向充电桩控制电路发送操控命令。
另外，通过 APP，可以读取充电状态信息，所有的充电消费者记录也可以从中查询。
云服务器用于接收数据并加以存储，从而为运营商和用户之间的业务往来提供足够空间。
1. 2 系统网络通信设计在传统充电桩控制系统的基础上，改进网络通信体系，选取蓝牙作为充电桩与用户手机之间的通信工具，以此满足复杂环境下的通信需求。
电动汽车充电桩的智能控制与管理技术研究随着电动汽车的逐渐普及，电动汽车充电设备（充电桩）的需求也日益增加。
为了提高电动汽车充电的便利性、安全性和智能化程度，研究人员一直致力于开发先进的智能控制与管理技术。
本文将探讨电动汽车充电桩的智能控制与管理技术的研究进展，并分析其在实际应用中的优势和挑战。
智能控制是电动汽车充电桩技术的核心。
通过智能控制系统，我们可以实现对充电桩的远程监控和控制。
智能控制系统通常包括车载通信模块、远程监控平台和用户界面。
车载通信模块能够与充电桩建立连接，传输电动汽车的信息与充电需求，同时接收充电桩发送的相关信息。
远程监控平台可以监控充电桩的工作状态、充电功率以及充电桩的利用率等信息。
用户界面则可以让用户实时查看充电桩的使用情况和充电进度。
智能控制还可以实现对充电桩的智能调度和管理。
通过使用智能调度算法，可以合理分配充电资源，提高充电桩的利用率和效率。
例如，当充电桩资源紧张时，智能调度系统可以优先安排紧急充电需求较大的车辆进行充电，从而最大限度地满足用户需求。
另外，智能控制还可以实现对充电桩的故障预测和维护管理。
通过对充电桩的实时监控和数据分析，智能控制系统可以及时发现充电桩的故障，并提供相应的维护建议，从而保障充电桩的正常运行。
除了智能控制，充电桩的安全性也是研究的重点。
充电桩应具备完备的安全防护措施，以防止意外事故的发生。
智能控制与管理技术可以通过多种方式提高充电桩的安全性。
首先，智能控制可以实现对电流和电压的精确控制，避免因过电流或过电压导致的安全隐患。
其次，智能监控系统可以实时检测充电桩的工作状态，及时发现潜在的安全问题并进行报警。
最后，智能控制还可以实现充电桩的远程断电功能，以保证用户在紧急情况下能够迅速停止充电。
然而，电动汽车充电桩的智能控制与管理技术在实际应用中还面临一些挑战。
首先，智能控制系统需要与不同品牌、不同型号的电动汽车兼容，这对充电桩的设计和开发提出了更高的要求。
电动汽车充电桩智能监控系统研究与设计随着环保意识的提高和对新能源汽车的需求增加，电动汽车的使用已经逐渐成为一种趋势。
为了支持电动汽车的充电需求，相应的充电桩设施也在城市中迅速建设起来。
然而，充电桩的管理和监控一直是一个重要而且具有挑战性的问题。
为了实现高效率、方便性和安全性，研究和设计一个电动汽车充电桩智能监控系统变得至关重要。
本文将针对电动汽车充电桩智能监控系统的研究和设计进行探讨。
我们将着重讨论以下几个方面：系统需求分析、系统设计和实施策略。
首先，我们需要对充电桩智能监控系统的需求进行分析。
该系统需要能够实时监测充电桩的运行状态、充电速度、充电桩位置以及用户使用情况等信息。
同时，系统还需要能够进行故障自动报警、充电桩的预约和管理、多用户的身份验证和计费等功能。
通过分析需求，我们可以为系统设计提供明确的目标和指导。
其次，针对充电桩智能监控系统的设计，我们可以采用传感器技术、数据通信技术和云计算技术来实现。
传感器技术可以用来实时监测充电桩的电压、电流和温度等参数，以及实时统计用户的充电消费情况。
数据通信技术可以通过无线网络将监测数据传输到远程服务器，实现对充电桩的远程监控和管理。
云计算技术可以用来处理和分析大量的充电桩数据，并提供可视化的界面给用户和管理人员。
在实施策略方面，我们需要考虑几个关键问题。
首先是充电桩与监控系统的连接方式。
可以采用有线网络连接或者无线网络连接，选择最合适的方式来实现数据的传输和监控。
其次是数据的安全性和隐私保护。
对于用户的个人信息和充电数据，系统需要有良好的加密和权限控制机制，确保不会泄露或被滥用。
最后是系统的可扩展性和兼容性。
考虑到未来充电桩的不断增加和技术的进步，系统需要支持新的硬件设备和软件升级，以便能够适应快速发展的市场需求。
总结起来，电动汽车充电桩智能监控系统的研究和设计是一个重要而有挑战性的项目。
通过系统需求分析，系统设计和实施策略的讨论，我们可以了解到这个系统的关键功能和技术要求。
电动汽车充电桩智能管理系统研究与设计近年来，电动汽车市场呈现蓬勃发展的趋势，而电动汽车充电桩作为电动汽车充电不可或缺的设备，也在不断普及和发展。
为了更好地满足用户使用电动汽车的需求，提高充电桩的充电效率和服务质量，研究和设计电动汽车充电桩智能管理系统变得尤为重要。
一、智能化管理系统的意义和重要性智能化管理系统能够实现对充电桩的实时监控、远程控制和数据分析，具备以下重要意义：1. 提高充电效率：智能化管理系统可以根据用户的需求和电网负荷情况，智能调度充电桩的使用，优化充电资源的分配，提高充电效率。
同时，系统还可以监测充电桩的工作状态，及时发现故障并进行维修和保养。
2. 提升用户体验：通过智能化管理系统，用户可以实现远程查找附近的充电桩、预约充电、在线支付、实时监测充电状态等功能，大大提升用户的充电体验。
系统还可以提供电价查询、优惠活动推送等服务，让用户更加方便和满意地使用充电桩。
3. 实现智能能源管理：智能化管理系统可以对充电桩进行智能能源管理，实现充电桩与电网的联动。
通过系统的能源管理功能，可以根据充电桩的负荷情况，合理调整充电桩的功率和时间，从而平衡电网的负荷，提高电网的供电质量和稳定性。
二、智能化管理系统的关键功能为了实现电动汽车充电桩的智能化管理，下面重点介绍一些关键的系统功能：1. 实时监测和远程控制：系统能够实时监测充电桩的工作状态，包括充电速度、剩余时间、停车时间等。
并且用户可以通过手机APP或者网页端远程控制充电桩，实现远程开启、关闭充电桩的功能。
2. 充电桩地理位置定位：系统通过GPS定位功能，可以准确获取充电桩的地理位置信息，并且将其展示在地图上，便于用户查找附近的充电桩。
3. 预约和排队功能：用户可以通过系统预约充电桩资源，避免因充电桩资源紧张而无法及时充电的情况。
系统还可以提供排队功能，根据用户的需求和充电桩的负荷情况，合理调度充电顺序，优化资源的分配。
4. 实时数据分析和统计：系统能够实时采集充电桩的数据，并进行数据分析和统计。
电动汽车充电桩系统的研究与设计随着科技的不断发展，电动汽车在全球范围内的推广越来越普及。
然而，电动汽车的充电设备却成为了其普及过程中的一个重要瓶颈。
电动汽车充电桩系统资源有限，建设成本高，同时由于市场竞争激烈，一些充电设备的质量也无法得到保障。
因此，电动汽车充电桩系统的研究与设计变得越来越重要。
本文将探讨电动汽车充电桩系统的研究与设计，并提出解决方案。
一、电动汽车充电桩系统的研究电动汽车充电桩系统包括充电设备、充电站及管理系统三个方面。
其中，充电设备作为电动汽车充电桩系统的核心部分，不仅直接关系到充电速度和效率，同时还对使用体验有很大的影响。
在充电设备的研究方面，从充电速度、安全性、稳定性以及耐用性四个方面入手，本文提出一些解决方案。
首先，在充电速度方面，可以提升充电设备的输出功率和电压，通过增加充电电路的数量，提高充电速度。
其次，在安全性方面，可以采用双重保险机制，通过预防和检测措施来避免充电设备的故障，并提高充电设备的安全性。
第三，在稳定性方面，可以采用直流充电技术，通过恒流、恒压充电的方式来提高充电设备的稳定性。
最后，在耐用性方面，可以采用防水、防尘、防爆的材料和部件，来提高充电设备的使用寿命。
其次，充电站的研究也是电动汽车充电桩系统研究的重点之一。
充电站的建设需要考虑到充电站规模、位置选择、设备选型等多个方面。
在充电站规模方面，需要根据充电站的位置、周边市场条件以及当前充电设备的使用情况等多个因素来确定充电站的规模。
在位置选择方面，需要考虑到充电站周边的人流、车流和电网供应等多个因素，以选择合适的位置。
在设备选型方面，需要根据充电站的规模和投资预算等因素来选择合适的充电设备。
最后，管理系统也是电动汽车充电桩系统研究的一个重要方面。
管理系统需要能够实时监控充电桩设备的使用情况，以便对其进行合理的配备和使用。
同时，管理系统还需要能够将充电桩设备的数据传输到互联网上，以便实现充电桩设备的远程控制和信息共享。
PLC在电动汽车制造中的应用前景随着环境保护意识的增强和对清洁能源需求的不断增加，电动汽车已经成为当前汽车产业的热门话题。
与传统汽车不同，电动汽车的制造过程涉及到复杂的电子控制系统。
这就为PLC（可编程逻辑控制器）在电动汽车制造中的应用提供了广阔的前景。
本文将探讨PLC在电动汽车制造中的应用前景，从而为未来的发展提供参考。
一、PLC在电动汽车电池管理系统中的应用电池管理系统是电动汽车的核心组成部分之一，它负责监控和管理电池的性能和寿命。
PLC的高可靠性和强大的控制能力使其成为电池管理系统的理想选择。
PLC可以实时读取电池的状态参数，如电流、电压、温度等，并根据预设的算法进行控制和管理。
通过PLC的智能控制，可以延长电池的使用寿命，提高电池的充放电效率。
二、PLC在电动汽车充电桩系统中的应用充电桩系统是电动汽车的重要补充设施，它提供给电动汽车充电服务。
充电桩系统需要实时监控电动汽车的充电状态、电量以及接口稳定性等。
PLC具有高度可靠的通信能力和远程监控功能，可以实现对充电桩系统的远程监控和故障诊断。
通过PLC的智能控制，可以提高充电桩系统的稳定性和安全性，实现充电过程的自动化和智能化。
三、PLC在电动汽车制造过程中的应用电动汽车制造过程中涉及到多个工序和设备，如焊接、装配、涂装等。
PLC作为一个高效的自动化控制系统，可以实现对制造过程的全面控制和监控。
通过PLC的编程，可以实现设备的自动启停、工序的自动切换以及产品质量的在线检测。
PLC的应用可以提高电动汽车制造的效率和质量，降低生产成本，并且减少对人力的依赖。
四、PLC在电动汽车安全系统中的应用电动汽车的安全性是制造商和用户都非常关注的问题。
PLC具有快速响应和可编程的特点，因此可应用于电动汽车的安全系统中。
通过与车辆其他系统的联动，PLC可以及时对车辆的各个部件进行监测和控制，实现对车辆的动态平衡控制、防抱死刹车系统等功能的实现。
同时，PLC还可以实现对事件数据记录和故障检测的功能，提高电动汽车的安全性和稳定性。
基于PLC电动车集中充电控制系统的设计
陆大同;卢翠珍
【期刊名称】《电工材料》
【年(卷),期】2024()1
【摘要】为解决能源短缺和传统燃油汽车排放尾气造成环境污染问题,达到节能减排、降低用车成本、保护环境的目的,一种代步工具——电动汽车在国家良好政策补贴下,逐步取代燃料汽车。
但是,纵观现状,与之配套的充电基础设施建设的不完善和数量不足,制约它健康发展和全面普及。
因此,设计一款充电控制系统尤为必要。
本设计以西门子S7-200为控制核心,通过输入模块,实现定时充电及扫码充电,并具有故障判断报警和自动断开故障充电桩功能。
【总页数】4页(P60-63)
【作者】陆大同;卢翠珍
【作者单位】百色职业学院;百色学院
【正文语种】中文
【中图分类】U491.8
【相关文献】
1.基于NEC单片机的电动车充电器控制系统设计
2.基于PLC的充电间温度自动控制系统的设计研究
3.基于CAN总线蓄电池极板充电网络集中控制系统的设计
4.基于PLC的矿用带式输送机集中控制系统设计研究
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电动汽车充电桩智能管理系统研究与设计 随着电动汽车的快速普及与广泛应用，充电桩的需求也日益增长。为了更好地管理电动汽车充电桩并提供便捷的服务，设计一个智能化的管理系统势在必行。本文将对电动汽车充电桩智能管理系统的研究与设计进行探讨。
一、系统需求分析 1.1 用户需求分析 电动汽车充电桩的用户主要包括车主、充电服务提供商以及管理部门。用户需求分析是一个重要的前提，有效地满足用户需求将是系统设计的关键。
1.2 功能需求分析 在设计电动汽车充电桩智能管理系统时，应考虑以下功能需求： - 实时监测充电桩的状态，包括充电桩的运行状态、电量信息等。 - 提供充电桩远程控制功能，支持远程开启、关闭充电桩等操作。 - 支持用户预约服务，提供便捷的充电桩使用体验。 - 提供充电桩数据统计与分析功能，帮助管理部门进行维护与优化。 - 快速识别电动汽车用户身份，以便进行用户身份验证与计费。 二、系统设计与实现 2.1 系统架构设计 电动汽车充电桩智能管理系统的设计应采用分布式架构。主要包括前端展示层、服务器层以及数据库层。前端展示层负责与用户进行交互，服务器层处理业务逻辑，数据库层存储相关数据。
2.2 充电桩硬件设计 充电桩硬件设计需要考虑以下要点： - 充电桩具备稳定可靠的电源供应，满足不同电动汽车的充电需求。 - 充电桩应支持远程监控与控制，便于系统管理人员进行操作。 - 充电桩在设计上要便于用户使用，界面友好、操作简便。 2.3 数据传输与安全设计 为了确保数据传输的安全性，充电桩智能管理系统应采用加密传输技术，同时使用防火墙和访问控制等手段，确保系统的信息安全性。
2.4 用户身份识别与计费设计 为了快速识别电动汽车用户身份并进行计费，系统可以采用RFID技术，即通过无线射频识别技术，实现对用户身份的快速识别和计费。
三、系统功能实现 3.1 充电桩状态监测与远程控制 通过传感器和数据采集装置，实时监测充电桩的运行状态，包括电量、充电速度等信息。同时，系统能够支持远程控制功能，用户可以通过智能手机等终端设备开启或关闭充电桩。 3.2 用户预约服务 充电桩智能管理系统应提供用户预约服务功能，用户可以通过系统预约充电桩，避免排队等待，提高使用效率。
电动汽车交流充电桩控制装置的研究与设计发布时间：2023-03-20T08:49:15.121Z 来源：《中国科技信息》2022年第33卷20期作者：梁伟[导读] 现如今世界能源危机正在不断的加深梁伟广东电网有限责任公司湛江供电局广东湛江 524000摘要:现如今世界能源危机正在不断的加深，近些年来以电能作为主要驱动力的电动汽车发展的非常的迅速，然而相应的配套充电服务的发展却明显存在着滞后的问题，这也制约了电动汽车的不断发展。
因此为了能够解决目前的充电服务设施的不足，在本篇文章当中也会主要针对于提供安全以及可靠包括便捷的充电服务进行探讨，并且对于电动汽车的交流充电桩的控制装置进行设计以及研究，希望能够为相关工作人员提供一定的帮助。
关键词:电动汽车；交流充电桩；控制装置引言对于社会的发展来说，能源是非常重要的一个基础性的资源，而传统的产业对于石油等不可再生资源本身存在着一定的过度消耗问题，所以导致世界能源危机不断的加深。
根据美国能源信息署的最新预测结果可以发现，当到达2025年时，世界能源消耗总量将会达到136.50亿吨油，年均增长率甚至已经达到了1.2%。
同时在对于石油等化石能源进行消耗的过程当中，也会不断的排放一些环境污染物，例如二氧化碳以及碳氧化物等等，这也会进一步的影响目前的环境发展，甚至能够直接加快全球变暖的脚步。
根据美国能源信息署的统计，世界二氧化碳的排放量在2025年时能够达到371.2亿吨，平均增长率可以达到1.85%。
汽车产业属于一种高耗能的产业，在发展的过程当中可以促进世界繁荣，但是同时也会加剧世界能源危机，而电动汽车主要是以电能作为能源来带动整个车辆的运行的，在行驶的过程当中不会产生任何排放物，所以具有着非常大的使用前景。
电动汽车的充电设施是产业链当中非常重要的一个构成部分，能够为电动汽车补充根本的动力，所以对于交流充电桩进行探讨是非常的具有现实意义的。
1、电动汽车交流充电桩控制装置在进行设计时面临的问题1.1如何为用户提供更加安全可靠，便捷的充电服务目前市场上的大部分充电设施的功能都比较简单，而且用户体验感是比较差的，因为缺乏网络通信功能，所以导致无法及时的告知用户充电信息，用户只能在人机界面上来读取信息，如果离开充电桩的话，就没有办法得知空闲充电桩以及何时才能完成充电等。
第３Ｏ卷第２期 ２ ０ １ ５年６月 青岛大学学报（工程技术版）
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＱＩＮＧＤＡＯ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（Ｅ＆Ｔ） ＶｏＩ．３Ｏ Ｎｏ．２
Ｊｕｎ．２ ０ １ ５
文章编号：ｌＯＯ６—９７９８（２０１５）０２—００３８—０４；ＤＯＩ：１０．１３３０６／ｊ．１００６—９７９８．２０１５．０２．００７ 基于ＰＬＣ的电动汽车交流充电桩控制系统研究
袁金云 ，王向东 ，王冬青 ，王海铭 （１．青岛大学自动化工程学院，山东青岛２６６０７１；２．中国海洋大学工程学院，山东青岛２６６１ＯＯ）
摘要：针对现代社会对交流充电桩的功能需求，本文以ＡＢＢ公司的ＰＬＣ控制器为核心， 设计了一款集读卡器、电表、打印机、触摸屏及保护装置的交流充电桩控制系统。通过Ｉｃ 卡读卡器和实时检测ＰＷＭ模块传回的充电接口电压数值，实现费用控制管理及电动汽 车是否输出电能进行判断，同时利用配套的编程软件ＣｏＤｅＳｙｓ中的梯形图语言编程方 法，实现充电桩充电的自动控制功能，并对充电桩系统进行现场测试。测试结果表明，该 系统有效实现了人机交互、刷卡付费、计量、通讯、保护控制、自检等功能，系统触摸屏界面 清晰、操作反应灵敏，用户可以根据需要自行选择充电模式，充电时间会根据选择的充电 模式自动调整，基本满足设计要求。该系统实现了交流充电桩的充电功能，为后续电动汽 车直流充电桩的设计提供了理论依据。 关键词：电动汽车；交流充电桩；ＰＬＣ；控制系统；充电模式 中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标识码：Ａ
随着人类对生态环境的日益重视，电动汽车在节能、环保和清洁等方面占据明显的优势，因此，越来越受 到人们的青睐。然而电动汽车与传统汽车相比，具有充电时间长、续航能力差、充电不方便等缺点，使能源补 充成为电动汽车发展的主要障碍。要推动电动汽车的迅速发展，基础设施建设必须同步开展。电动汽车的 能源补充形式包括直流充电桩（站）和交流充电桩（站）两大类ｎ＿２］。直流充电桩实现了电动汽车快速充电， 而交流充电桩为电动汽车提供常规充交流电电源，适合安装在大型停车场、住宅小区、商场、医院等场所ｌ３］， 可以安全方便地为电动汽车充电。近年来，国内外学者对充电桩做了一些相关研究，王涛等人Ｉ４ 设计了基于 ＡＲＭ９处理器的交流充电桩；张建伟等人［５ 设计了基于低功耗芯片ＳＴＭ３２的交流充电桩控制系统；周濠等 人 提出了基于ＤＳＰ的交流充电桩设计方案；尹婷婷［７ 设计且实现了基于Ｉｃ卡的充电桩用户管理系统；刘 玉梅 研究了基于三菱ＰＬＣ技术的电动汽车交流充电系统。以上研究目前还处于初期发展阶段，更深入的 研究很少，基于此，根据电动汽车充电桩的功能要求、相关标准和能源供给方式＿＿９］，本文设计了一款基于 ＡＢＢ公司的可编程逻辑控制器（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ＰＬＣ）交流充电桩控制系统，解决了电动汽 车的充电计费问题，而且具有友好的人机交互界面和良好的通讯能力，确保用户操作简便安全，提高了系统 的可靠性和稳定性。
１ 交流充电桩功能分析 目前，国内交流充电桩生产商还没有完全统一的生产标准，本文根据国家标准和相关企业标准 ，列出 交流充电桩的功能要求，主要包括人机交互、刷卡付费、计量、通讯、保护控制和自检等。 １）人机交互功能。交流充电桩应显示其相关运行状态，充电模式、计费信息及充电电量等，可手动设 置充电参数，手动控制充电桩功能，显示画面应清晰、完整、易操作 。
收稿日期：２０１４—１２—３０：修回日期：２０１５—０３—１６ 作者简介：袁金云（１９９０一），女，山东菏泽人，硕士研究生，主要研究方向为系统建模与控制。 通讯作者：王冬青（１９６４一），女，博士，教授，主要研究方向为复杂系统建模与控制及电力电子技术 Ｅｍａｉｌ：ｄｑｗａｎｇ６４＠１６３．ｃｏｍ 第２期 袁金云，等：基于ＰＬＣ的电动汽车交流充电桩控制系统研究 ３９ ２） 刷卡付费功能。交流充电桩应配备读卡装置，使其能与交流充电桩的交流电能表进行通讯，实现充 电桩的充电计费。 ３） 计量功能。交流充电桩应具备计量输出电能量的功能，并计算充电电量，显示充电时间、充电电量 及电费等信息，还应具备通讯功能。 ４） 通讯功能。交流充电桩应具备与外部通信的相关接口，以实现与上级监控管理系统的通讯。 ５） 保护控制功能。交流充电桩应配置急停开关，当发生紧急状况时，能够在充电过程中及时切断输出 电源。交流充电桩应具备负载、过压、欠压、过热、漏电保护功能，确保充电桩充电过程中安全可靠稳定运行。 ６） 自检功能。交流充电桩应具备自检及故障报警功能，当充电桩发生故障时，可以通过指示灯的状态 与人交互。 此外，交流充电桩长期位于室外，需具备长期经受恶劣环境和较强电磁干扰的特点。因此，在元件选型 时，应该选择具有工业级标准的电力电子器件以及带屏蔽功能的通信线。在交流充电桩的内部，结构布置应 合理，便于安装施工，配件易拆卸，方便调试维修。 一 一 ２ 交流充电桩硬件设计 Ｉ 竺 ｌ
交流充电桩的硬件系统主要由ＰＬＣ控制器、触 摸屏、Ｉｃ卡读卡器、交流电表、通信模块、微型打印 ｌ模块 机、电源模块、ＰＷＭ模块、充电接口等组成，其硬件 ｌ 系统框图如图１所示。 ｌ １）ＰＬＣ控制器选用ＡＢＢ公司的ＡＣ５００— １ ｅｃ。系列ＰＬｃ，完成充电过程的启动、运行、实时监 ｌ 控及关闭功能。ＡＣ５００一ｅＣｏ是一款高性能、紧凑—— 型ＰＬＣ，在ＣＰＵ模块上，集成了１２路数字Ｉ／Ｏ且
ＰＬＣ控制器 以太网Ｉ通信 Ｈｌ模块
Ｉｃ卡Ｉ ＲＳ４８５ｌ ｌｌＰＷＭｌ 读卡器ｒ ｌＩ模块Ｉ — ｌＲＳ４８５ Ｉ—下一
保护Ｊ Ｉ交流ｌ Ｊ充电Ｊ ｛电动 电路广］电表广］接口广］汽车
图１ 交流充电桩硬件系统框图
可添加７个不同种类的Ｉ／Ｏ扩展模块，具备ｃＯＭ１和ＣＯＭ２ ２个串行通讯接口、１个以太网口，１２８ ＫＢ程序 内存。采用ＡＣＳ００ＰＬＣ编程软件（ｃｏｎｔｒｏｌ ｂｕｉｌｄｅｒ ｐｌｕｓ，ＣＢＰ）完成硬件组态，采用ＣｏＤｅＳｙｓ软件进行编程， 该编程软件支持６种编程语言，即指令表（ＩＬ）、梯形图（ＬＤ）、结构文本（ＳＴ）、功能块（ＦＢＤ）、顺序功能图 （ＳＦＣ）和连续功能图（ＣＦＣ）。 ２）触摸屏。型号为ＴＨ７６５一Ｎ的触摸屏，显示屏幕为７英寸，６万色真彩，支持ＢＭＰ、ＪＰＥＧ格式图 片，集成２个串行通讯接口和１个ＵＳＢ—Ｂ接口（实现数据的快速传输和备份）。触摸屏的界面组态使用 ＴｏｕｃｈＷｉｎ编程工具，采用可视化编程能对系统进行全面监控，完成人机交互、充电管理、数据统计等功能。 ３） ＩＣ卡读卡器。型号为ＳＴ—ＲＦ０４的ＩＣ卡读卡器与ＰＬＣ控制器之间采用串行通讯方式，在进行刷 卡操作时，ＰＬＣ控制器调用ＩＣ卡的读、写程序。ＩＣ卡系统加密方便可靠，能够确保信息安全，支持串口通 讯，可完成Ｉｃ卡付费和身份识别。 ４） 交流电表。型号为Ｂ２３—３１２—４００单／三相两用交流电能表，具备１个ＲＳ４８５串行通讯接口，通过 输入电压和电流计量电能，通过４８５通讯将耗能数据传送给ＰＬＣ控制器，从而实现计费。 ５） 通信模块。ＰＬＣ控制器的ＣＰＵ模块具备１个以太网接口，可配置ＴＣＰ／ＩＰ、ＵＤＰ或者Ｍｏｄｂｕｓ ｏｎ ＴＣＰ／ＩＰ通讯协议方式与外部网络进行通信。 ６） 微型打印机。型号为ｗＨ—Ｃ２的微型热敏打印机，采用ＲＳ４８５通讯串口打印票据，通过串行协议 给打印机提供控制命令和打印数据。微型打印机的主要作用是为客户打印本次充电信息，包括充电模式、所 用时间、充电电量、花费金额等。 ７） 电源模块。其采用直流２４ Ｖ的开关电源，为ＰＬＣ控制器、触摸屏、控制电路及其它器件提供工作 所需电源。 ８）ＰＷＭ模块。脉冲宽度调制（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，ＰＷＭ）模块把ＰＬＣ输出的２４ Ｖ的ＰＷＭ信 号转换成＋１２～一１２ Ｖ的ＰＷＭ信号。ＰＬＣ主控模块通过调整ＰＷＭ输出的占空比，可调节交流充电桩 ４０ 青岛大学学报（工程技术版） 第３０卷 的电价信息，通过与充电接口连接的各模拟端口的电压值来判断每个充电接口与车辆的连接情况。 ９） 充电接口。采用７针充电插头＿】 ，其中有３针连接２２０ Ｖ交流电源线，１针为控制确认插头与 ＰＷＭ模块的ＰＷＭ信号输出端口连接，１针为连接确认插头与ＰＬＣ主控模块的模拟量输人端连接，其余２ 针留作备用。 ＰＬＣ控制器通过控制中间继电器、交流接触器等实现充电开始和结束的控制。通过充电接口连接和控 制确认线的电压值，判断充电接口与车辆充电机的连接状态。通过串行通信总线与触摸屏、微型打印机、ＩＣ 卡读卡器及交流电能表进行通讯获取数据，根据所获信息发出指令，控制整个系统有效运行。此外，交流充 电桩设有多个指示灯，指示灯与ＰＬＣ控制器连接，通过当前指示灯的状态判断交流充电桩当前的工作状态。
３ 交流充电桩软件设计 交流充电桩软件部分的设计是其控 制系统的灵魂所在，其主要实现人机交 互、电能计量、计费控制，通讯、保护控 制、自检等功能，控制系统主程序流程图 如图２所示。 当交流充电桩上电时，控制系统初 始化以及自检无误后，触摸屏显示提示 用户刷卡界面。当用户需要充电时，通 过刷有效ＩＣ卡进入充电桩界面，显示当 前ＩＣ卡卡号、余额、可充电量等信息，若 卡内余额为零，界面会提示用户充值，充 电桩再次自检返回到刷卡界面。将电动 汽车与充电桩的充电接口相连接，如果 电动汽车与充电插口连接不正常则报警 并提示请正常连接，连接无误后，用户方 可进入充电模式界面。 本文所设计的交流充电桩有时间模 式、金额模式、电量模式和满充模式４
开始 ＝王＝ 初始化
ｌ 皇竺 Ｉ
ｌ有效卡Ｉ
设置充电模式 害 时间模式Ｉ ｌ金额模式Ｉ ｌ电量模式Ｉ ｌ满充模式 图２交流充电桩控制系统主程序流程图 种，选择一种充电模式并输入对应信息后，选择开始充电，若控制系统无报警产生，则进入充电状态，充电指 示灯亮。在充电过程中，通过触摸屏可以看到当前的ＩＣ卡余额、已充电量和充电时间等。如果用户在充电 过程中强行结束充电，界面进入刷卡结算界面。充电完成后，充电桩提示充电完成并提示用户刷卡结算，当 用户刷卡结算，并确认充电信息后提示是否打印票据，本次充电完成。 在软件设计中，根据充电桩的硬件部分功能模块，将软件程序分为ＰＬＣ控制器主程序、读ＩＣ卡程序、读 电能表程序及触摸屏组态程序等模块，各个模块之间相互独立，互不影响。主程序能够有效地协调各个模块 之间的工作，完成整个充电桩的充电过程。 ＰＬＣ控制器主程序包括硬件组态和ＣｏＤｅＳｙｓ源代码编程２部分。触摸屏的界面组态需要组态各个窗 体、控制窗体间的切换以及配置与ＰＬＣ控制器串行通讯接口、微型打印机串行通讯接口的站点号和对象类 型等相关信息。ＰＬＣ控制器通过调用ＩＣ卡的读程序来获取卡内信息，调用写程序把卡号、充值金额以及从 电表获取信息等写人卡内。读电能表程序完成ＰＬＣ与交流电表的通讯，采用Ｍｏｄｂｕｓ ＲＴＵ通讯协议，其中 ＰＬＣ作主站，交流电表作从站，设置相应参数并通过调用ＣＯＭ—ＭＯＤ—ＭＡｓＴ功能块编制主站控制程序，通 过读取电表内部相应寄存器来获取电压、电流等电能信息。
