电动汽车充电桩检测评价系统的设计与分析

电动汽车充电桩检测评价系统的设计与分析

发表时间：2019-07-09T15:27:07.180Z 来源：《电力设备》2019年第6期作者：景琦吴冬张建东宋波张亚萍田振清

[导读] 摘要：现如今，国家政策推动了电动汽车产业的迅猛发展。

（天津平高智能电气有限公司天津 300300）

摘要：现如今，国家政策推动了电动汽车产业的迅猛发展。不少企业、科研院所、高校纷纷投入相当大的精力研发交流充电桩控制系统，并且设计出了多种类型的充电桩控制系统。本课题也对此进行了深入研究，并设计出了一款电动汽车交流充电桩智能控制系统。文章主要研究了面向互联网的电动汽车智能充电系统的设计和应用，并结合应用实例供相关部门参考。

关键词：互联网；电动汽车；智能充电系统

引言

随着汽车工业的快速发展以及汽车保有量不断增长，我国的能源和环境面临的挑战也越来越严峻，为了确保我国能源安全与低碳经济转型，应重视电动汽车的推广应用，未来电动汽车必将成为最主要的交通工具之一。目前，随着对电动汽车重视程度的快速提升，推进了电动汽车技术的发展，而且很好地控制了成本，装备了动力电池的一批电动汽车已经投入市场进行销售。所以，随着大批量电动汽车的产业化，作为电动汽车的核心技术，充电技术变得尤为重要，面向互联网建立健全的智能充电服务系统，存在较大的社会意义。

1设计面向互联网的电动汽车智能充电服务系统

1.1云服务器

1.1.1设计架构

云服务器基于spring开源架构，采用分层处理，并将数据处理压力逐层分解，实现了系统整体稳定性与性能的提高。总体技术架构包括业务层、网络层及应用层。业务层统一表达了各环节数据，构造统一信息模型，使网络层接入的数据规范化，优化了云服务器架构；网络层屏蔽了不同的通信技术，根据统一通信规约传送数据；应用层采用云服务器体系架构，统一管理多种数据信息，并向外提供数据统一服务，对各类业务应用进行支撑。

1.1.2设计功能

（1）监控。监管针对交、直流充电桩，以高效、准确的定位和可视化为基础，监测充电设备的状态、控制充电设备运行。

（2）交易。交易管理是指管理充电交易中的费用流转、账单及明细等，确保电费账目的准确与明晰。

（3）信息采集。采集管理在线实时监测充电设备，包括采集任务与档案管理。

（4）运营工况。运营工况是指通过分析地区、区域及客户的充电数据，得出推广电动汽车的走势，有助于宏观方案的制定，包括充电、财务及工况等分析。

（5）系统。系统管理为系统管理员所用，包括系统用户、角色、菜单、权限、日志、参数和系统消息等的管理。

1.2智能充电桩

交、直流充电是智能充电桩的两种充电形式。在电动汽车外安装交流充电装置，它和交流电网连接，提供交流电源，而且具有计量、计费及通信等功能。直流充电除了具有上述功能外，还可以变换电源、监测汽车状态及管理电池等。相较于传统充电桩，智能充电桩设置了Wi-Fi通信模块，借助Wi-Fi路由器和云服务器进行连接。智能交流充电桩主要包括微控制单元、Wi-Fi通信模块、保护单元及电源转换模块等。

（1）微控制单元。作为充电控制装置的核心，微控制单元进行指令控制和分发信息，利用功耗低、性价比高的芯片，借助串行或串口外围设备的总线接口和Wi-Fi通信模块进行通信，借助485总线和数字电表进行通信，借助I2C总线和Flash存储单元进行通信，微控制单元借助相连的驱动电路和接触器，控制充电电能的通断。

（2）Wi-Fi通信模块。借助功耗低的Wi-Fi模块，和无线网关数据进行通信，上报充电开关的远程控制以及电流、功率和电能信息。（3）保护单元。防雷器与漏电保护器是保护单元，借助防雷器可以避免雷电或内部过电压损坏设备；在设备漏电或有致命危险时，借助漏电保护器可以保护人身安全。

（4）电源转换模块。借助该模块实现交流电向直流电的转换，并提供电压等级不同的直流电，为其他电路供电。

1.3 App客户端

（1）视图层。该界面与用户交互，对用户的请求产生响应，借助业务逻辑层来处理逻辑，以不同的形式将结果展现给用户。地图与状态显示、控制与查询界面及支付结算组成了视图层。

（2）业务逻辑层。它主要对视图层业务提供逻辑支撑，包括地图、支付、控制、查询及状态显示等功能。判断和运算业务逻辑，包括请求服务器的数据和读取本地数据库。

（3）业务实体层。它包括业务实体对网关与平台服务器数据的请求、解析及对数据库的维护。借助App客户端软件，按照用户所选的功能，对相应的业务逻辑层模块进行调用，该层负责组织业务流程，调用业务实体层中的模块，借助网关(或平台)服务器接口与网关(或平台)服务器交换信息。主要包括：地图、状态显示、支付、控制及查询等功能。App客户端的充电服务模式包括：定电量、定时间、定金额和自动(充满为止)的充电模式。

1.4 APP应用

通过专用APP在手机等移动终端上通过客户端实时查找附近的充电站和车位余量，为车主推荐最近的充电站并规划最优路线。

1.5车辆管理

由于电动汽车充电站系开放性结构设计，一般无法设置卡口或道闸，需通过摄像机来抓拍识别车牌号码。所以系统可以通过在充电岛的每个停车车位部署高清检测摄像机，对每辆停车充电的汽车车牌进行抓拍分析，和供电公司充电卡关联的车牌库进行比对（条件允许可单向接入当地车管所车辆信息管理系统），对非电动汽车占用车位行为进行警告。

2实例应用

2.1站端监控系统设计

充电站主要分为高速快充站、城市快充站和充电桩站，按照现场实际情况及用户需求，系统的部署也有一定的差异，以8个充电车位设

计。

2.2实时监控

（1）在充电岛部署网络固定高清摄像机，鉴于每个摄像机可智能识别4个事件，故设计每个摄像机监控4个停车位，对电动汽车的整个充电过程进行全方位监控，具体配置数量依据现场实际情况确定。

（2）利用视频浓缩技术智能剔除无效的视频信息，保留有效信息，做到录像的精简功能，可按事件实现录像的快速检索和回放，解决海量视频的快速观看问题，为用户节约时间，提高工作效率。

2.3可视跟踪

（1）在充电站主要通道出入口部署高清网络红外球机，实现整个充电站的环境监控。采用移动目标智能跟踪技术，当有车辆进入充电站后，系统自动联动球机跟踪车辆进入充电岛区域全过程；在箱式站、直流柜等出入口部署门磁检测开关，当检测到门磁开关动作时，系统将自动联动球机预置位对箱式站和直流柜进行监控。

（2）池州市杏花园公用停车场北广场城市充电站项目，建造了直流一体充电桩4座和直流分体桩4座，配合周边5km范围区域内的交流慢充充电桩，部署了1套电动汽车用的智能充电系统。在建成这套系统后，池州市县范围内有国家电网建造的充电桩都纳入智能充电系统中管理，其中在人口较为集中的贵池区，电动出租车的智能充电，采用慢充桩需要充电4～5h左右，采用快充桩半个小时即可补电80%；借助这些充电桩已经有效解决了该地区电动汽车所需的充电问题。

3结语

综上所述，面向互联网的电动汽车智能充电系统为大规模推广应用电动汽车创造了基础条件，有助于用户参与管理用电、合理用电及有序充电。本文主要分析了云服务器、智能充电装置以及App客户端等单元的组成和功能；该智能充电系统借助App客户端实现了用户通过手持终端便能够查询充电装置状态、进行定位导航、预约充电和锁定等，为电网与电动汽车用户之间的互动创建了高效的平台。

参考文献

[1]杨超.电动汽车智能充电服务平台设计及关键技术研究[D].北京交通大学.2017.

[2]周超.基于Android平台的电动汽车充电服务系统的设计与实现[D].南京理工大学.2017.

[3]侯攀峰.分布式交流充电桩控制与管理系统设计[D].徐州:中国矿业大学,2015.