前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的探討新能源汽車便攜式充電槍充電設計，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
摘要：在新能源汽車傳導式充電系統的教學與實訓過程中，由于涉及到充電設備供電、裝配、交直流電傳輸控制、弱電信號控制等較多內容，學生系統地掌握難度較大。為便于學生加深對充電系統知識理解，設計了針對新能源汽車便攜式充電槍的充電控制系統。該系統涵蓋充電控制框架、遠程App控制功能、硬件充電控制終端、終端裝配等方面的分析。通過對該系統的硬件充電控制終端裝配、系統測試及應用實訓，不僅可以提高學生的實踐能力，也為學生對后續交流充電樁、直流充電樁等傳導式充電系統的分析奠定基礎。
關鍵詞：傳導式充電系統；便攜式充電槍；充電控制系統；控制終端
0引言
傳導式充電方式是當前新能源汽車比較常用的充電方式［1］。主要的傳導式充電設備包含交流充電樁、直流充電樁、便攜式充電槍等，是新能源汽車產業發展中主要的后市場分支之一［2－3］。在新能源汽車類專業課程設置中，電動汽車充電技術及系統作為一門核心課程，其內容綜合性較強。傳導式充電方式涉及到充電設備供電、裝配、交直流電控制、弱電信號控制等較多內容，學生系統性掌握難度較大。為便于學生加深對充電系統知識理解，設計針對新能源汽車便攜式充電槍的充電控制系統，該系統包含充電控制框架、遠程App控制功能、以STM32F103單片機為核心所設計的硬件充電控制終端、控制終端裝配等方面的分析。通過對該系統的硬件充電控制終端裝配、系統測試及應用實訓，不僅可以提高學生的實踐能力，也為學生對后續交流充電樁、直流充電樁等傳導式充電系統的分析奠定基礎。
1控制系統整體結構分析
控制系統主要包含手機App遠程控制端，以STM32－F103單片機為核心所設計的硬件充電控制終端，與硬件充電控制終端連接的便攜式充電槍等。App遠程控制端主要是設置相關的分時預約控制、實時控制等功能，硬件控制終端主要接收App遠程控制端的信號，控制便攜式充電槍供電通斷，同時在硬件控制終端上也設計手動設置相關功能的按鍵，便于現場功能的設置，其控制系統整體結構圖如圖1所示。
2遠程App控制功能設計
App遠程控制開發平臺采用AndroidStudio，適用于A－ndriod操作系統的手機客戶端［4－5］。遠程App控制功能主要包含硬件充電控制終端狀態獲取，預約定時功能設定、實時控制功能設定，為便于App遠程控制多個硬件充電控制終端，擴展對多個純電動汽車充電的控制，設置添加終端功能，添加終端功能是以硬件充電控制終端內SIM卡的號碼作為終端號，利用App控制界面選擇不同的終端號，實現對對應硬件充電終端控制，其功能界面如圖2所示。
3硬件充電控制終端設計
硬件充電控制終端的設計涵蓋交流電傳輸線路設計、以STM32F103單片機為核心的控制電路板設計、控制終端裝配分析等內容。通過與App遠程控制界面通信或者自身設計的手動功能按鍵實現分時預約控制、實時控制等功能，在實現弱電信號控制交流電傳輸控制的同時，需要保證整個終端的裝配滿足電工布線要求，實現實際應用過程中的防水、散熱要求。
3.1硬件控制終端結構框圖
硬件控制終端設計主要包含控制電路板設計、交流電傳輸線路設計兩部分，其中控制電路板是以STM32F103單片機為核心，結合顯示模塊、通信模塊、功能按鍵模塊、交流接觸器驅動模塊等。交流電傳輸線路主要包括空氣斷路器、浪涌保護器、漏電保護器、交流接觸器等，交流電傳輸驅動控制模塊主要是由繼電器與外圍電路組成，負責接收執行指令，控制交流接觸器通斷，硬件控制終端結構框圖如圖3所示。
3.2硬件控制終端控制電路板設計
3.2.1STM32F103單片機最小系統該最小系統主要是由STM32F103單片機、濾波電路、復位電路、晶振電路等組成，具備低功耗、實用性較強等特點［6－8］。滿足該設計的控制需求，其最小系統電路圖如圖4所示。
3.2.2通信模塊選取
在通信模塊選取過程中，由于硬件充電控制終端內部體積小，考慮到交流電傳輸線路、控制電路板均放置于該終端內，兩者會存在相互干擾，所以采用抗靜電干擾性能較強的SIM800A模塊作為通信模塊。SIM800A模塊是基于MT6261芯片平臺設計的新一代GSM／GPRS工業模塊，該模塊提供雙串口、PCM音頻接口、USB接口等多功能接口，在低功耗和抗靜電干擾性能方面，較SIM900A有更好的提升［9－11］。其電路圖如圖5所示。
3.2.3顯示模塊與按鍵設計選擇
顯示模塊用于實時顯示控制終端當前狀態和設定狀態，需要具備亮度高、低功耗、響應速度快、使用壽命長等特點，相對于普通液晶顯示屏，OLED顯示屏滿足需求［12］。按鍵是為滿足手動功能設置所設計。兩者的布局設計應緊促、合理。自行設計的薄膜面板包含4×4矩陣型按鍵區域、顯示模塊放置區域、App二維碼區域，薄膜面板如圖6所示。為便于安裝使用，顯示模塊選擇帶邊框的OLED顯示屏，如圖7所示。
3.3裝配硬件控制終端的分析及要求
實訓過程中，學生在保證滿足實操條件基礎上，硬件控制終端裝配按照箱體設計、內部布線等進行分析和實施。
3.3.1終端箱體設計
終端箱體采用合頁型防水布線箱，箱體上部布置薄膜面板和尼龍塑料拉手，便于攜帶該終端，同時也便于用戶對薄膜面板的操作；箱體底部采用調節腳座，便于箱體放置；箱體正面合頁開啟部分采用橡膠密封圈進行密封，起到防水、防老化作用；箱體背面采用Z型角碼連接件，可以將箱體進行掛置、輸入線路的纏放，在系統工作時也起到一定的散熱作用。箱體的側面分別為交流電輸入端和輸出端，輸入端與插座連接，輸出端與便攜式充電槍連接，輸入端與輸出端分別做防水處理，分別如圖8—圖11所示。
3.3.2終端內部設計
終端內部交流輸電線路所涉及的空氣斷路器、浪涌保護器、漏電保護器、交流接觸器均采用德力西品牌，按照電工布線要求，交流輸電線路布置在箱體內部背側，用導軌固定，控制電路板固定放置于箱體內部底側，交直流電源轉換器放置于箱體內部側面，分別如圖12、圖13所示。
4實驗驗證過程
按照上述裝配過程進行實訓實操，在斷電狀態下測試線路的連接狀況，在保障線路連接無問題時，再進行通電測試和應用實踐，實現遠程控制、手動設置控制，實現分時實施充電、預約充電功能的測試及應用。其測試步驟及應用獲取數據如下。（1）遠程控制實現相關分時實時充電、預約充電功能的工作步驟及獲取數據分別如圖14、圖15所示。
5總結
將該系統的硬件控制終端裝配、系統測試及應用分析作為設計過程中的實操訓練內容，在分析整個系統設計、功能的基礎上，提高學生動手實踐能力和分析問題的能力，便于對后續交流充電樁、直流充電樁等傳導式充電方式的理解和分析。同時，其裝配、測試后的系統也作為實訓基地新能源汽車便攜式充電控制系統使用。
作者：郭三華 曹麗娟 董艷艷 鄒德偉 單位：煙臺汽車工程職業學院
