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随着时代的发展，电动汽车在我们生活中的应用越来越普遍。近年来，“节能减排、绿出行”生活的概念已深入人们的生活，进一步推动了电动汽车的普及。随着电动汽车的普及，电支流充电桩的设计有了更高的要求。为了使电动汽车直流充电桩的应用更加广泛，对电动汽车直流充电桩的设计有了更具体的规定。本文将基于电动汽车直流充电桩自动测试系统的总体设计，电动汽车直流充电桩自动测试系统的硬件设计，从三个方面设计了电动汽车直流充电桩自动测试系统的软件设计，阐述了电动汽车直流充电桩自动测试系统的设计和应用。
引言：近年来，工业生产等环境问题日益严重。随着经济的发展和人民生活水平的提高，在许多家庭中，拥有几辆汽车已成为常态。虽然家中拥有汽车便利了人们的出行，同时也在很大程度上满足了人们的出行需求，然而，与此同时，它也带来了许多环境问题，如城市交通拥堵和城市空气质量下降。并且
严重影响了人们的日常出行和生活。“节能减排”、“绿出行”等口号开始被越来越多的人提及，国家政府也对其进行大力扶持，电动汽车由此得到了极大的推广，并且有了急速的发展，越来越多的人的日常生活当中出现了电动汽车。但是由于各地各生产厂家对电动汽车的设计不同，尤其是电动汽车的充电头型号的不同给人们在电动汽车的日常使用中带来了很大的困扰。
一、电动汽车直流充电桩自动测试系统的总体设计思路
（一）设计原则
随着电动汽车的迅速发展和普及，电动汽车越来越多地进入人们的日常生活。但是由于存在着电动汽车充电桩的型号不同等问题，给人们的日常使用带来了一定的问题。新能源汽车充电系统的充电网络主要由充电桩组成，补充充电站。为了满足人们的出行需求，高效率的充电方式和技术成为充电设施构成当中相当重要的一部分。
在设计电动车充电桩系统的过程中，必须遵循以下原则。1.功能齐全完备
在设计电动汽车充电桩系统的过程中，必须确保所有功能都是完整和完整的。例如充电模式设置，充电管理，人机交互，通信管理和电能计量。
2.设计要以人为本，满足客户需求
电动汽车的直流充电桩设计出来是要投入到市场，客户要进行实际的操作和使用的，因此，在设计电动车辆的DC 充电桩的过程中，将用户体验作为设计电动车辆的 DC充电桩的基本起点。直流充电桩的实用性在设计的过程肯定是占第一要位，其次就是外观上的大方、简洁和美观也是能够让其能够市场当中脱颖而出的重要方面。另外，在设计的过程当中还需要注意操作流程的简洁和相关功能的可视化以及用户对于模式选择的多样性。
3.安全是使用电动汽车直流充电桩的首要任务
由于电动汽车的充电站处于公共区域，且都是人流较为密集的
地方，因此，保障电动汽车直流充电桩的安全性能十分重要。在设计的过程当中要尤其注意到完善电动汽车的直流充电桩当中的电汽保护系统，使用户以及工作人员的生命安全得到保障。另外，还要在电动汽车的电汽保护系统当中加入预防操作失误的相关功能，并做好安全警示。
4.人机交互友好原则
人机交互原理是电动汽车智能控制的原则。因为电动汽车在进行充电工作的时候场是在无人的状态下进行的，所以电动汽车的充电过程是一个自动化的操作流程。由此可见，在电动汽车直流充电桩的设计过程当中，在当中加入相关的智能化设计是非常必要的。（二）总体设计思路
GB/T27930当中明确规定，电动汽车直流充电桩和汽车电池管理系统（Battery Management System，简称BMS）之间应当首先完成若干基于控制局域网（Control Area Network，缩写CAN的信息交换可以启动DC 充电桩的功率输出。因此，电动车辆DC 充电桩检测系统中的CAN总线通信模块的配置是非常必要的。CAN总线通信模块在电源控制输出后应用于电动汽车直流充电桩，然后实时监控电动汽车直流充电桩的电压和电流参数的精度。由于存在电动汽车的直流充电桩在短路状态下无法实现正常的功率输出的原因，因此，在实际测试电动汽车直流充电桩的过程中，必须有一个真正的外环。然而，如果外部电路采用真实电动车辆的动力电池，则电池的实际充电特性将降低，并且将存在诸如难以调节工作点和过度测试时间的问题。与使用实际电动车的动力电池相比，程控负载更快更方便，实际电动车的动力电池更适合电动汽车直流充电桩的检测配置。
其次，电动汽车的充电桩需要在各种状态下检测充电桩的电压和电流参数具有更高配置精度的电子参数检测单元更适合于电动车辆 DC充电桩检测系统的设计。
二、电动汽车直流充电桩自动测试系统的硬件设计
底部控制面板是电动汽车直流充电桩组成的最基本部分，电动汽车直流充电桩自动测试系统设计必须首先考虑电动汽车直流充电桩的底层控制板的设计。可以以下六个底层控制板的硬件构成方面入手，分别是STM32 F103 VE最小系统、CAN总线设计、输出主电源控制，充电CC1接口，状态量输入电路和状态量输出电路。
电动汽车直流充电桩底层控制板芯片采用STM32F103VE芯片。STM32 T32 F103 VE芯片的一大优点是它有着丰富的外设模块和接口，它还具有 D/ A和 A/ D转换器，三个SPI接口，两个FC 总线接口，五个USART串口等。并且同时拥有的定时器高达十一个。其中，电动汽车BMS系统主要由CAN总线控制。充电桩的状态主要由A / D转换器识别，充电桩电压的反馈也由A / D转换器执行。电动汽车直流充电
电动汽车直流充电桩自动测试系统设计和应用
云南省电子信息产品检验院 王 斌 李 航
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桩主电源的输出主要是依靠D/A芯片进行，在这个操纵运行的过程当中，需要SPI总线对其进行控制。WinCE触摸显示模组的运行和充电状态的显示的运行都需要USA RT在当中，才能够更好的对这两个模块进行操作。如此丰富的外设模块的接口加上的丰富的I/O资源，能够能好的对电动汽车直流充电桩的底层控制板进行控制。
CAN总线（CAN总线设计图如图一所示）作为电动汽车直流充电桩当中的另外一个非常重要的组成部分，采用的是ISO1050芯片。跟上述中提到的 STM32 F103 VE芯片不同的是，它的绝缘格栅采用的是氧化硅，所以 CAN转换器是一款利用氧化硅进行绝缘格栅的转换器。ISO1050芯片在运行状态下能够的隔离的电源高达2500，并且使用年限长达二十五年。技术规范能够完全符合甚至在最佳状态下性能还更优于ISO11898-2标准。CAN总线主要就是用于实现STM-
32F103VE和电动汽车BMS的通信过程。
图一
电动汽车直流充电桩最主要的作用就是电源的输送，因此，输出主电源的控制也是电动汽车直流充电桩硬件设计过程当中的非常重要的一部分。线性光耦隔离和D / A转换器芯片是输出主功率控制部分的两个主要组成部分。这部分D / A转换器芯片使用两个独立的独立12位D / A转换器。高性能转换器可以同时输出主电源的最大输出电流和电压。将输出主电源和控制电路之间的电连接分开是线性光耦合器隔离电路的主要功能。就是为了避免控制电路和主电源端的电磁信号之间在运行过程中会形成的相互干扰。
充电的CC1接口也是电动汽车直流充电桩设计中非常重要的一部分。根据新国标GB / T18487.1-2015的相关要求“附录B直流充电桩控制导向电路和控制\\判断充电桩是否连接到电动车辆需要由充电中的CC1触点确定。“附录B直流充电控制先导电路和控制”清楚地表明12.8 V是CC1触点的最大电压。其最小值为3.2 V。因此，先通过降低CC1触头的电压信号，然后将运放电路放大两
倍，充电CC1接口的电路如二所示。
图二
状态量输入和输出电路是电动汽车直流充电桩自动测试系统的两个非常重要的部件。状态量是指类似于直流充电桩中的锁定的装置，主要是指开关反馈信号和紧急停止开关信号。将状态量信号输入到STM32F103VE芯片当中是状态路输入电路的主要目的和工作任务。而将隔绝电源和电源电量的锁止则是状态量输出电路的主要工作。
底部控制面板是电动车辆的DC充电桩的基本部分。此外，电动汽车直流充电桩有四个主要系统，即供电系统，人机交互系统，微处理系统和电力输出系统。
电源系统的主要作用是电量的供应，是一个保障电流安全、稳定输出的系统。在设计电动车辆的动力系统之前，首先要明确的是DC充电桩电气系统的操作过程。220V交流输入直流充电桩后，电流将通
过断路器，保险丝，过压保护器FV，交流接触器等。除此之外，电流还要输入其他模块，以此来供应读卡器、指示灯、人机交互面、充电桩控制器等其他环节。在电动汽车直流充电桩的设计过程中，安全性也是充电桩设计过程中的主要考虑因素。因此，在设计电动汽车直流充电桩自动测试系统的过程中，应当注意，电动车辆的 DC充电桩需要具有用于防止短路或短路的保护功能，以及电力过载保护功能。在必要的接口处还应当设有相关的锁止装置和预防操作失误的功能。
电动汽车直流充电桩自动测试系统的微处理系统的电路组成框架主要有四个部分，即电源电路，时钟电路，复位电路和JTAG接口电路。在电动汽车直流充电桩自动测试系统的微处理器系统中，MiniARM嵌入式工业控制模块CPULPC2387是用于电动汽车直流充电桩自动测试系统的主控制器。该充电站具有128位存储器接口和512 KB高速闪存，可同时支持32位代码的高速运行。以及32位或16位 ARM7 TDMI的同步仿真。
必须有人参与电动汽车的充电过程。因此，人机交互系统的设计也是电动汽车直流充电桩自动测试系统设计的一部分。电动汽车直流充电桩自动测试系统当中人机交互系统的设计主要有LCD触摸屏的设计以及键盘接口电路的设计。一些电动车充电桩将放置在室外或其他露天环境中，加上电动车的使用特性。因此电动汽车的触摸屏一定要很强的适应野外各种环境的能力。在电动汽车的触摸屏设计材料的设计过程中要采用高效能、高品质的触摸屏，例如 LR-057 ARXJ型号的触摸屏，环境适应性和防护性能都很好，而且运行的效能更高。人机交互系统当中键盘接口的设计同样要考虑到电动汽车的使用
特性，会面临各种各样的天气状况。因此，集成键盘更适合电动汽车的设计。充电桩功率输出控制系统单元的电路系统的设计与电力系统设计过程中所需的相同。一是防护电路短路的功能，二是防治电量过载引发安全事故的功能。
三、电动汽车直流充电桩自动测试系统的软件设计
可靠的测控软件系统是电动汽车直流充电桩自动测试系统平稳计算的基础。检测系统的测量和控制软件是模拟BMS与测试系统运行期间待测电桩之间的实时电气参数。了解测试软件的运行过程也是软件设计的先决条件。启动软件之后，首先进行的是模块初始化；然后用户选择是否接入充电桩；第三，在用户连接充电桩后，充电桩将自行进行握手识别；第四，用户会对充电模式进行选择以及对工作点进行设置；第五，进行充电控制和参数检测，这时如果已经结束，充电过程就会终止，并输出相应的报表。如果没有就会返回第四步再来一遍。
在对电动汽车直流充电桩自动测试系统进行设计的过程当中，为了数据更加全面，更加广泛，覆盖率更高，就会模拟各种各样的环境，以便测试充电桩再各种环境条件下的电流电量的参数。由于在整个过程当中会涉及到很多不同的阻值，所以就需要通过可以进行编程控制的继电器控制卡对大量的负载值进行联并和合理的分配。
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图7 冲突报告图8 管道明细表4.2 提取设备明细表
普通CAD 图纸无法提取设备表，施工方购买设备时需要自行计数。而建好BIM 模型，可以提取明细表。为节省施工方采买设备方便，本设计在建模后提取了设备明细表（如图8、9），为后续施工
提供方便。同时可以为后续制作预算表做准备。
图9 散热器明细表
5.结语
该工程采用采用DeST 软件进行能耗分析，对传统采暖工程设计方案进行验证，并且采用BIM 技术进行三维建模，利用BIM 的 三维可视化功能，辅助暖通专业进行本专业的深化设计、碰撞检查。方便业主、设计、施工方对项目情况进行实时监管，提高管理效率。
作者简介：王晓宇，北京联合大学建筑环境与能源应用工程专业，本科在读，研究方向：BIM 建模，CFD 相关模拟分析。
通信作者：任晓耕（1970—），女，汉族，安徽人，硕士，副教授，教师。主要研究方向：BIM 建模、基于BIM 的工程设计和运维、CFD 相关模拟分析、BIM 应用二次开发。
（上接第127页）
设计电动汽车直流充电桩自动测试系统的目的在于对数据进行采集，通过对各种各样的数据进行采集分析之后的结果，对现有的电动汽车直流充电桩进行改进，或者研发更加高质量、高效率，而且可投入到市场当中的电动汽车直流充电器。因此，数据采集模块系统的设计也是电动汽车直流充电桩自动测试系统的重要组成部分。
在实际设计电动汽车直流充电桩的过程中，与自动测试系统的设计一样，首先要弄清楚几个主要模块。如按钮查询，按钮处理，充电桩参数设置，触摸屏显示，智能卡读写，充电过程控制等。
汽车生活根据充电桩的实际操作以及功能用途，可分析，充电桩大致的工作流程如下，首先是进行IC刷卡，用户进行确认（操作错误或信息不正确在这一步会无效返回并退卡）；用户确认成功之后，会出现结账记录或结算电费，结账记录若是未结账记录，将会插入连接器，并进行定时循环识别（同时会提示正
确的连接方式和动作），如果连接错误时，将会返回插入连接器那一步重来；充电桩连接确认之后就会进入选择充电模式，对充电模式进行确认（无效则会返回充电模式的选择和测试），并发出充电指令（根据充电模式计算充电金额和IC卡上的余额比较判断）；充电指令发出之后，就进入定时循环识别，加电确认，并扣除预售余额，进入充电过程，然后充电结束，结算实际电费。在加电确认的过程当中，如若确认错误或超时，将会返回定时循环识别，也可能是因为设备出现故障。在充电过程当中，充电状态参数，如电压、时间将会反馈到嵌入式系统当中并显示。通过充电模式，充电量和充电量以及充电器的状态或是否存在手动干预来判断充电过程是否结束。
最后就是对软件的界面进行设计。应用软件的主界面主要包括
被测充电桩的信息、物理接口电器状态的显示、模拟BSM状态信息和相应的计费要求，基本信息设置，通信信息显示窗口等。对软件界面的设计要注意，用户应当能够及时的对充电模式进行调整，实时观察到充电电压和充电电流的需求，包括充电桩的动态响应和输出电参数的准确性。
四、结束语
电动汽车的普及和使用在便利人们生活的同时，还能够在很大程度上解决当前城市交通拥堵、空气质量指数下降从而影响到人们的日常生活等问题。然而，电动汽车直流充电桩的差异确实给人们的生活带来了很大的麻烦。根据国家颁布的国标 GB/ T27930本文从电动汽车直流充电桩自动测试系统的总体
设计思路、电动汽车直流充电桩自动测试系统的从硬件设计和软件设计三个方面阐述了电动汽车直流充电桩自动测试系统的设计与应用。并且提出了相应的解决问题，能够在很大程度上解决由于电动汽车直流充电桩的不同给人们的使用带来的不便和坤然，并且其安全性和便捷性也得到了很大的提高。
作者简介：
王斌（1975—），男，云南昆明人，本科学历，高级工程师，电子工程专业，现任云南省电子信息产品检验院副总工职务，多年来主要致力于电子信息产品及信息系统工程测试测量技术的研究。
李航（1989—），男，云南昆明人，本科学历，工程师，计算机专业，现工作于云南省电子信息产品检验院，主要从事电子信息产品及信息系统工程测试。
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