胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

摘要：電動(dòng)汽車采用了電力作為發(fā)動(dòng)能源，但是同樣存在很大缺陷,即續(xù)航能力方面存在較大不足。因此如何利用現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)行電動(dòng)汽車的智 能充電便十分重要。在電動(dòng)汽車智能充 電的研究過程中需要用到的技術(shù)有有電力電子 變流技術(shù)、REIP無線射頻技術(shù)、智能監(jiān)控技術(shù)以及CAN總線技術(shù)等。本文將CAN總線的無人值守功能與網(wǎng)絡(luò)通訊功 能與應(yīng)用到電動(dòng)汽車智能充 電樁的設(shè)計(jì)與研究中開展了無人值守的智能電動(dòng)車充電樁的現(xiàn)實(shí)依據(jù)和理論可行性分析，提出了一種兼?zhèn)浜蜔o人值守功能的電動(dòng)汽車.智能充電樁的軟件設(shè)計(jì)方法和硬件結(jié)構(gòu)組成方案，把每個(gè)電動(dòng)汽車智能充電樁視為一個(gè)智能節(jié)點(diǎn)，建立了上位機(jī)組態(tài)監(jiān)控和下位機(jī)數(shù)據(jù)采集相互結(jié)合的系統(tǒng)整體框架。電動(dòng)汽車智 能充電樁的研究和使用能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)汽車快速充電，并且能夠監(jiān)控并控制充電情況，從而解決電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航不足的問題。

   關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；智能充電樁；管理方案；

1概述

   常規(guī)汽車一般使用化石燃料作為動(dòng)力能源．而這種燃料的使用不僅會(huì)造成環(huán)境污染．而且由于化石能源是B可再生資源．資源儲(chǔ)備量越來越少。因此越來越多的國(guó)家開始致力于電動(dòng)汽車的研究和生產(chǎn)。在電動(dòng)汽車行業(yè)方面我國(guó)屬于起步較早而且發(fā)展十分迅速的，為了進(jìn)一步節(jié)能減排，改善地球的現(xiàn)有環(huán)境，電動(dòng)汽車的發(fā)展已經(jīng)成為了必然趨 勢(shì)。但是電動(dòng)汽車較弱的續(xù)航能力、不便于充電等方面也是一直被人詬病，大大限制了電動(dòng)汽車的大范圍使用目前的電動(dòng)汽車的動(dòng)力來源一般是蓄電池．如果電壓比較低，就需要進(jìn)行充電，否則在速度、汽車性能等方面都會(huì)受到很大影響。充電模式多種多樣．其中用的比較多的是常規(guī)充電、電池組快速更換以及快速充電等，作為電動(dòng)汽車的 動(dòng)力電池重量較大、體積也較，因此會(huì)面臨更換時(shí)不方便的問題。而電動(dòng)汽車智能充電樁得使用將能夠解決電動(dòng)汽車充電問題。智能充電樁能夠根據(jù)動(dòng)力電池的電量進(jìn)行電池維護(hù)．汽車用戶進(jìn)行操作時(shí)也十分簡(jiǎn)便。不僅能夠解決電動(dòng)汽車隨時(shí)隨地充電的問題，還能夠?qū)?dòng)力電池進(jìn)行維護(hù)。

2電動(dòng)汽車的充電方法和建設(shè)充電樁監(jiān)控系統(tǒng)的必要性

   目前 ，電動(dòng)汽車充電方式主要有以下幾種 ：

(1)交流充電。交流充電時(shí)一般采用的是220V或380V的交流電源，進(jìn)行充電時(shí)車載充電裝置會(huì)對(duì)電流進(jìn)行整流和濾波。從而保護(hù)電動(dòng)汽車電源，并且實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車的充電。但是這種充電方式需要較久的充電時(shí)間，因此比較適 合小型的電動(dòng)汽車和混合式電力汽車。

(2)直流充電。該種充電方式通過直流電源對(duì)電動(dòng)汽車的蓄電池進(jìn)行充電。不需要經(jīng)過車栽裝置進(jìn)行電流調(diào)節(jié)．因此可以大大減輕汽車自重。因此進(jìn)行直流充電時(shí)充電功率較大．充電效率較高，可以達(dá)到快速充電的目的。因此可以用于大型的電動(dòng)汽車充電。

(3)更換電池組。使用這種方式充電時(shí)需要為電動(dòng)汽車準(zhǔn)備兩組電池，當(dāng)一組電池給電動(dòng)汽車提供動(dòng)力。另外一組就進(jìn)行地面直流充電。如果正在使用的蓄電池電力不足時(shí)，將該組蓄電池拆下替換成另外一組電池。這種方式充電大大縮短了充電時(shí)間。但是充電時(shí)間的縮短代價(jià)是建造較多數(shù)量的電池更換站并且需要很多工作人員對(duì)電池更換站進(jìn)行維護(hù)。需要投入大量的成本．降低了電動(dòng)汽車充電智能化，因此一般不使用這種方式進(jìn)行充電。

(4)非接觸式充電。這種方式在電動(dòng)汽車充電當(dāng)中并不常見，因?yàn)樾枰度胩囟ǖ碾姎庠疫€需要保證與汽車隨時(shí)都能夠進(jìn)行接觸。只有做到了這樣才能夠保證電動(dòng)汽車在行駛時(shí)也能夠隨時(shí)隨地充電。同樣由于技術(shù)和投入 資金的原因．這種充電方式并沒有得到大量推廣使用。

充電方式主要有直流和交流充電兩種。不管是這兩種方式的那種，都需要建設(shè)充電樁，為了保證充電智能化，充電樁監(jiān)控系統(tǒng)也是B不可少的。盡管現(xiàn)在電動(dòng)汽車還存在不少的缺點(diǎn)，但是隨著社會(huì)、科技等的發(fā)展．電動(dòng)汽車由于其噪音小、無污染等優(yōu)點(diǎn)就會(huì)逐漸被人們接受和認(rèn)可。因此需要進(jìn)行充電系統(tǒng)的建設(shè)．盡管這項(xiàng)工程十分龐大。但是必要性仍然是存在的。隨著電動(dòng)汽車的發(fā)展，現(xiàn)在的蓄電池一般采用鋰電子電池。此種電池在充放電方面的要 求很高，如果不建設(shè)智能充電樁管理。將會(huì)對(duì)鋰電池造成大的傷害．更有甚者會(huì)危及到人們的生命安全。

3電動(dòng)汽車充電樁監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能

   充電樁建設(shè)的兩種可行模式：

(1)交流充電樁的建設(shè)。在停車場(chǎng)進(jìn)行交流充電樁的建設(shè)，交流電壓可以采用220V或者380V。這兩種電壓適用于大 多數(shù)的電動(dòng)汽車蓄電池通過這些交流充電樁可以能夠給小型的家用電動(dòng)車或是環(huán)衛(wèi)的清潔車進(jìn)行充電。這種充電樁的建設(shè)方式有的優(yōu)點(diǎn)在于能夠在夜 間進(jìn)行電池充電。

(2)直流充電樁的建設(shè)。這種充電樁一般適合建設(shè)在大型電動(dòng)汽車或公交車聚集較多的場(chǎng)合，直流充電樁能夠?yàn)榇笮碗妱?dòng)汽車進(jìn)行快速充電。因此這種充電樁擁有較大的功率．對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行可能會(huì)造成一定程度的影響因此在直流充電樁的建設(shè)時(shí)需要考慮對(duì)電網(wǎng)的保護(hù)。

3.2監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能

   監(jiān)控系統(tǒng)主要包括以下功能 ：

(1)IC卡識(shí)別功能．需要通過識(shí)別IC卡來完成激活充電樁以及計(jì)費(fèi)方面的功能。

(2)蓄電池在充電樁進(jìn)行充電時(shí)需要能夠?qū)π铍姵氐碾妷汉碗娏鬟M(jìn)行保護(hù)和檢測(cè)功能。

(3)電動(dòng)汽車電池充電時(shí)對(duì)其充電狀態(tài)、電壓、電流等方面進(jìn)行電池情況的監(jiān)控。

(4)電池進(jìn)行充電時(shí)需要對(duì)電池進(jìn)行智能維護(hù)，以延長(zhǎng)電池的使用時(shí)間。

4充電樁智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

4.1硬件框架組成

   充電樁的電源為380V交流電網(wǎng)電源經(jīng)過對(duì)交流電進(jìn)行整流、濾波和穩(wěn)壓等措施就變成直流電源。能夠供給電動(dòng)汽車進(jìn)行充電。想要完成充電樁的充電還需要 IC卡識(shí)別模塊．這個(gè)模塊的設(shè)計(jì)能夠讓用戶激活充電樁。讀卡器將會(huì)識(shí)別出IC卡上的用戶信息，識(shí)別完成后能夠顯示個(gè)人信息、余額等。而狀態(tài)顯示模塊則用來將充電過程中的狀態(tài) 信息充分顯示出來。硬件系統(tǒng)包括了主控板、檢測(cè)芯片、IC讀卡器以及顯示屏、鍵盤等設(shè)備。建設(shè)充電樁過程中。其樁體材料的選擇應(yīng)該以鍍鋅銅板優(yōu)先，考慮到防潮防水性能，還應(yīng)該保證材料的防水性能，以保證充電樁在潮濕天氣下也能夠正常使用。

4.2充電樁智能監(jiān)控系統(tǒng)的軟件構(gòu)成

   當(dāng)需要給電動(dòng)汽車充電時(shí)．只需要將電動(dòng)汽車上的充電插1：1連接到充電樁上的充電手柄．通過讀卡器識(shí)別戶的IC卡以將充電樁激活：如果充電插口和充電手柄沒有進(jìn)行正常連接將會(huì)進(jìn)行提示和報(bào)警。完成身份識(shí)別后，用戶可以進(jìn)行充電時(shí)間、充電模式的選擇，同時(shí)在充電過程中充電樁將會(huì)檢測(cè)電池的充電狀態(tài)，如果充電模式被檢測(cè)到不對(duì)的話，同樣會(huì)提示和報(bào)警。充電樁也會(huì)通過顯示屏給用戶一些選擇充電模式方面的建議。如果充電模式的選擇被檢測(cè)到是正確的，充電樁將會(huì)進(jìn)行正常充電過程，充電樁給電動(dòng)汽車充電過程中。充電樁的顯示屏將會(huì)顯示出用戶信息、用戶卡上余額、已經(jīng)充電得時(shí)間以及充電完成剩余時(shí)間等信息。電動(dòng)汽車充電結(jié)束后，充電樁將會(huì)發(fā)出提示，用戶IC卡停止計(jì)費(fèi)，將票據(jù)通過打印機(jī)打印出來，等到用戶與電動(dòng)汽車一同離開后，充電樁就會(huì)進(jìn)入到自動(dòng)鎖定的狀態(tài)，直到下一個(gè)用戶激活為止。以上步驟是智能充電樁的正常使用程序。

5安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)

5.1概述

          AcrelCloud-9000安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)接入系統(tǒng)的汽車充電站、電動(dòng)自行車充電站以及各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控充電樁運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理，交易結(jié)算，資源管理、電能管理、明細(xì)查詢等，同時(shí)對(duì)充電機(jī)過溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)輸入/輸出過壓、欠壓、絕緣低各類故障進(jìn)行預(yù)警；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶通過微信、支付寶、云閃付掃碼充電。

5.2應(yīng)用場(chǎng)合

   適用于住宅小區(qū)等物業(yè)環(huán)境、各類企事業(yè)單位、醫(yī)院、景區(qū)、學(xué)校、園區(qū)等公建、公共停車場(chǎng)、公路充電站、公交樞紐、購物中心、商業(yè)綜合體、商業(yè)廣場(chǎng)、地下停車場(chǎng)、高速服務(wù)區(qū)、公寓寫字樓等場(chǎng)合。

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

   現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層：連接于網(wǎng)絡(luò)中的各類傳感器，包括多功能電力儀表、汽車充電樁、電瓶車充電樁、電能質(zhì)量分析儀表、電氣火災(zāi)探測(cè)器、限流式保護(hù)器、煙霧傳感器、測(cè)溫裝置、智能插座、攝像頭等。

   網(wǎng)絡(luò)通訊層：包含現(xiàn)場(chǎng)智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等設(shè)備。智能網(wǎng)關(guān)主動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并通過網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，智能網(wǎng)關(guān)可在網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時(shí)從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務(wù)器端數(shù)據(jù)不丟失。

   平臺(tái)管理層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所有智能設(shè)備的數(shù)據(jù)交換，可在PC端或移動(dòng)端實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)充電站配電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、充電樁的工作狀態(tài)、充電過程及人員行為，并完成微信、支付寶在線支付等應(yīng)用。

5.4平臺(tái)功能描述

5.4.1充電服務(wù)

   充電設(shè)施搜索，充電設(shè)施查看，地圖尋址，在線自助支付充電，充電結(jié)算，導(dǎo)航等。

5.4.2首頁總覽

   總覽當(dāng)日、當(dāng)月開戶數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時(shí)長(zhǎng)，累計(jì)的開戶數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時(shí)長(zhǎng)，以及相應(yīng)的環(huán)比增長(zhǎng)和同比增長(zhǎng)以及樁、站分布地圖導(dǎo)航、本月充電統(tǒng)計(jì)。

5.4.3交易結(jié)算

   充電價(jià)格策略管理，預(yù)收費(fèi)管理，賬單管理，營(yíng)收和財(cái)務(wù)相關(guān)報(bào)表。

5.4.4故障管理

   故障管理故障記錄查詢、故障處理、故障確認(rèn)、故障分析等管理項(xiàng)，為用戶管理故障和查詢提供方便。

5.4.5統(tǒng)計(jì)分析

   統(tǒng)計(jì)分析支持運(yùn)營(yíng)趨勢(shì)分析、收益統(tǒng)計(jì)，方便用戶以曲線、能耗分析等分析工具，瀏覽樁的充電運(yùn)營(yíng)態(tài)勢(shì)。

5.4.6運(yùn)營(yíng)報(bào)告

   按用戶Z定周期分析汽車、電瓶車充電站、樁運(yùn)行、交易、充值、充電及報(bào)警、故障情況，形成分析報(bào)告。

5.4.7APP、小程序移動(dòng)端支持

   通過模糊搜索和地圖搜索的功能，可查詢可用的電樁和電站等詳細(xì)信息。掃碼充電，在線支付:掃描充電樁二維碼，完成支付，微信支付完成后，即可進(jìn)行充電。

5.4.8資源管理

   充電站檔案管理，充電樁檔案管理，用戶檔案管理，充電樁運(yùn)行監(jiān)測(cè)，充電樁異常交易監(jiān)測(cè)。

5.5選型配置

6總結(jié)

   電動(dòng)汽車智能充電樁分為兩種，一種是直流充電樁。一種是交流充電樁。其中交流充電樁需要進(jìn)行整流、濾波和穩(wěn)壓等措施變成直流電源后才能使用，但是充電效率較高。為了能夠保證電動(dòng)汽車蓄電池的充電時(shí)間，延長(zhǎng)蓄電池的使用時(shí)間。應(yīng)該對(duì)電動(dòng)汽車智能充電樁進(jìn)行充分管理。從充電開始到充電結(jié)束充電樁的管理也能實(shí)現(xiàn)智能化，以減少人力的投入。智能充電樁管理的提高也能夠促進(jìn)電動(dòng)汽車的推廣使用，為保護(hù)環(huán)境盡一份力。