1.摘要：針對當(dāng)前電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航能力嚴(yán)重不足以及不能及時(shí)充電的問題，將電力電子變流技術(shù)、智能監(jiān)控技術(shù)、REIP無線射頻技術(shù)及CAN總線技術(shù)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)銫AN總線網(wǎng)絡(luò)通訊功能和無人值守功能的電動(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。在組態(tài)軟件MCGS上對電動(dòng)汽車智能充電樁的人機(jī)交互界面進(jìn)行了模擬演示試驗(yàn)，并對電池充電過程中的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行了采集與分析。研究結(jié)果表明：電動(dòng)汽車智能充電樁能夠快速地為電動(dòng)汽車充電，并且具備完善的遠(yuǎn)程通信和監(jiān)控功能，保證了電動(dòng)汽車的續(xù)航能力。

2.硬件框架組成

充電池監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。在圖1中，AC交流電源輸入為380V電網(wǎng)電源，經(jīng)過濾波、整流、穩(wěn)壓等一系列操作，成為電動(dòng)汽車充電的可用直流電源。IC卡識(shí)別模塊用于激活充電樁，通過讀卡器識(shí)別IC卡上的用戶信息，顯示余額和個(gè)人信息。狀態(tài)顯示用于顯示當(dāng)前的充電模式和充電電流／電壓、電池充電狀態(tài)等信息。

硬件系統(tǒng)主要包括主控板、IC讀卡器、檢測芯片、顯示電表、顯示屏、鍵盤、通信模塊等設(shè)備。

主控板是硬件系統(tǒng)的核心組成部分，完成充電過程的啟動(dòng)、運(yùn)行、實(shí)時(shí)監(jiān)控和關(guān)閉，數(shù)據(jù)可以通過各種通信方式實(shí)時(shí)傳輸?shù)胶笈_(tái)。主控板的主要功能特點(diǎn)包括:有7個(gè)串口、下位機(jī)檢測和數(shù)據(jù)采集卡通過通用串行總線和上位機(jī)CPU模塊進(jìn)行通信，上位機(jī)需要具備顯示功能。有以太網(wǎng)口、動(dòng)態(tài)SDRAM控制器、NAND控制器、多路口、工業(yè)溫度范圍等。5J。為了實(shí)時(shí)監(jiān)控充電樁的運(yùn)行狀態(tài)，保證充電過程的安全可靠，本研究設(shè)計(jì)了監(jiān)控保護(hù)單元，對充電樁的進(jìn)線輸入電壓和充電輸出電壓進(jìn)行設(shè)計(jì)／實(shí)時(shí)監(jiān)控電流、充電接口連接狀態(tài)、車載電池管理系統(tǒng)狀態(tài)、車載電池狀態(tài)等。一旦出現(xiàn)異常，可以及時(shí)切斷電源輸出，保護(hù)電動(dòng)汽車電池和充電樁本身的安全。

在電動(dòng)汽車充電樁施工過程中，充電樁外部材料應(yīng)選用鍍鋅鋼板，具有一定的防潮防水性能，確保在潮濕天氣下正常運(yùn)行。在選擇部件時(shí)，應(yīng)選擇具有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的電力電子設(shè)備，以確保充電樁在惡劣環(huán)境下能夠正常運(yùn)行。此外，為了防止電磁干擾，應(yīng)選擇具有屏蔽功能的通信線，并將接地線連接到外部，起到共模抑制的作用。5安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺(tái)

3.概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費(fèi)運(yùn)營云平臺(tái)系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接到系統(tǒng)的電動(dòng)自行車充電站和各種充電方式進(jìn)行不間斷的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控充電樁的運(yùn)行狀態(tài)、充電服務(wù)、支付管理、交易結(jié)算、資金管理、電能管理、詳細(xì)查詢等。同時(shí)對充電機(jī)過溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)輸入/輸出過壓、欠壓、絕緣低等各種故障進(jìn)行預(yù)警；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶通過微信、支付寶、云閃付掃碼充電。

應(yīng)用場所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、住宅小區(qū)、工業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)分為四層：

即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)中心層和客戶端層。

數(shù)據(jù)采集層：包括電瓶車智能充電樁通信協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于收集充電電路的電力參數(shù)，并進(jìn)行電能測量和保護(hù)。

網(wǎng)絡(luò)傳輸層：通過4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳到已建成的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

數(shù)據(jù)中心層：包括應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器、部署數(shù)據(jù)采集服務(wù)的應(yīng)用服務(wù)器、WEB網(wǎng)站、部署實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)服務(wù)器。

客戶端層：系統(tǒng)管理員可在瀏覽器中訪問電瓶車充電樁收費(fèi)平臺(tái)。終端充電用戶通過刷卡掃碼啟動(dòng)充電。

社區(qū)充電平臺(tái)的功能主要包括智能大屏幕、實(shí)時(shí)監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計(jì)分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能，為運(yùn)維人員提供運(yùn)維APP，為充電用戶提供充電小程序。

安科瑞充電樁云平臺(tái)系統(tǒng)功能

智能化大屏

智能大屏幕顯示站點(diǎn)分布，顯示設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備利用率、充電次數(shù)、充電時(shí)間、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等，查看站點(diǎn)信息、充電樁列表、充電記錄、收入、能耗、故障記錄等。統(tǒng)一管理社區(qū)充電樁，檢查設(shè)備利用率，合理分配資源。

實(shí)時(shí)監(jiān)控

實(shí)時(shí)監(jiān)控充電設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)，主要包括充電樁的運(yùn)行狀態(tài)、回路狀態(tài)、充電過程中的充電電量、充電電壓/電流、充電樁的報(bào)警信息等。

交易管理

平臺(tái)管理人員可以管理充電用戶賬戶，進(jìn)行賬戶充值、退款、凍結(jié)、注銷等操作，查看社區(qū)用戶日常充電交易的詳細(xì)信息。

故障管理

設(shè)備自動(dòng)報(bào)告故障信息，平臺(tái)管理人員可通過平臺(tái)查看故障信息并進(jìn)行分發(fā)處理。同時(shí)，操作和維護(hù)人員可通過操作和維護(hù)應(yīng)用程序收集故障推送，操作和維護(hù)人員在操作和維護(hù)工作完成后報(bào)告結(jié)果。充電用戶也可以通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題。

統(tǒng)計(jì)分析

通過系統(tǒng)平臺(tái)，從充電站、充電設(shè)施、、從充電時(shí)間、充電方式等不同角度查詢充電交易統(tǒng)計(jì)信息、能耗統(tǒng)計(jì)信息等。

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺(tái)上建立運(yùn)營商，運(yùn)營商可以建立和管理運(yùn)營所需的站點(diǎn)和充電設(shè)施，維護(hù)充電設(shè)施的信息、價(jià)格策略、折扣和優(yōu)惠活動(dòng)，管理在線卡用戶的充電、凍結(jié)和解綁。

運(yùn)維APP

對于運(yùn)維人員來說，可以對站點(diǎn)和充電樁進(jìn)行管理，可以進(jìn)行故障閉環(huán)處理，查詢流量卡的使用情況，查詢充電情況，進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置，同時(shí)可以接收故障推送。

充電小程序

用于充電用戶，可查看附近的空閑設(shè)備，主要包括掃碼充電、賬戶充電、充電卡綁定、交易查詢、故障申訴等功能

4.系統(tǒng)硬件配置

5.結(jié)語

通過在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的模擬充電實(shí)驗(yàn)，筆者得出以下結(jié)論，電動(dòng)汽車智能充電樁的運(yùn)行狀況良好，充電模式可以根據(jù)需要進(jìn)行修改，充電時(shí)間可根據(jù)充電模式的選擇自動(dòng)調(diào)整，*快充電時(shí)間在60 rain左右，用戶信息可以顯示當(dāng)前卡內(nèi)余額、歷史充電記錄，方便用戶查詢。當(dāng)電池電壓達(dá)到額定電壓的90％的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)降低充電電流，對電池做出維護(hù)。凸顯的一個(gè)問題就是，系統(tǒng)發(fā)熱量較高，需配備散熱設(shè)備進(jìn)行散熱，以保證電子器件的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 王濤，張東華，賀智軼，等．電動(dòng)汽車充電樁的控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[J]．湖北電力，2011，35(1)：11—12．

[2] 張?jiān)?，陸佳政，李波．利用有源濾波功能的新型電動(dòng)汽車交流充電樁[J]．高電壓技術(shù)，2011，37(1)：150．156．

[3]嚴(yán)曉燕．基于REIP預(yù)付費(fèi)支付系統(tǒng)在充電站中的應(yīng)用[J]．電力信息化，2012，8(7)：10—13．

[4]齊文炎，霍明霞，楊延超．電動(dòng)汽車交流充電樁淺析[J]．農(nóng)村電工，2010(2)：66-68．

[5]王旭，齊向東.電動(dòng)汽車智能充電樁的設(shè)計(jì)與研究[J]．電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2012，27(2)：159·164．

[6]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊.2022.05版.