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浅谈电动汽车智能充电桩的设计与应用

2020-12-03 [77]

  安科瑞 鲍静君

  摘要:电动汽车在目前的市面上所占的份额越来越多,很多汽车企业也开始向电动汽车研发转型。就目前的电动汽车具体利用分析来看,续航能力不足以及不能及时充电的问题严重的限制了电动汽车的发展,所以在未来的汽车发展中,要想实现电动   汽车规模化的生产需要对此问题进行解决。具备智能性的充电桩在解决电动汽车充电问题方面有比较显著的作用,所以   文章就电动汽车智能充电桩的设计与实现做具体的分析,旨在指导实践。

  关键词:电动汽车; 智能充电桩; 设计

  汽车在便捷人们生活方面有着重要的作用,但是汽车的大量使用一方面造成了城市交通拥堵,另一方面对环境产生了污染。就经济可持续发展来看,汽车污染问题需要得到解决, 所以在现阶段,新能源汽车的研发在持续性深入。电动汽车相比于传统汽车,能源利用更加的清洁,只是在使用的过程中会发生蓄能问题。所以在当前的电动汽车实际研究中,续航问题成为了研究的关键。从实践研究结果来看,智能充电桩能够解决电动汽车的续航问题,所以做好智能充电桩的设计并实现该设计现实意义显著。

  一、电动汽车的充电方法和建设充电桩监控系统的必要性分析

  电动汽车自目前的社会中得到了广泛的利用,但是续航问 题与充电问题一直空困扰着电动汽车的发展。现阶段,不少企 业提出利用智能充电桩来解决续航问题,但是在具体推出充电 桩之后发现充电桩的整体性管理成本较高,而且在使用中容易 出现安稳事故。出于对充电桩安稳问题的考虑,也重视了充电 桩运营管理成本问题,做智能充电桩的建设,并在智能充电桩 设计的时候强化监控系统的构建,这样,监控系统实现对充电 桩本身和充电过程的监测与控制,这不仅为汽车充电提供了保证,对充电桩的管理提升也有意义。简言之,电动汽车 充电方法和建设充电桩监控系统的必要性显著。

  二、充电智能桩监控系统的功能设计

  充电智能桩监控系统的具体功能实现需要从硬件和软件 两方面做考虑,所以在具体功能设计的过程中,需要对这两 方面的问题做深入的讨论,以下是关于硬件框架和软件系统的 分析。

  1、硬件框架组成

  智能充电桩的硬件框架对其架空系统的功能发挥有重要 的影响,所以需要实现硬件框架设计的完整性。就具体的分 析来看,硬件系统的组成主要包括以下设备: 主控板、IC 读卡器、检测芯片、显示电表、显示屏、键盘以及通信模块等。

  就系统的具体分析来看,其核心是主控板,其在充电过程启、运行、实时监控以后关闭。从主控板的具体工作来看,其能够通过多种的数据传输方式实现数据向后台的传输。IC 读卡器以及检测芯片的主要作用是进行用户认证。至于其他的如显示电表、显示屏等设备,主要的作用是践行监测结果的显示。 简单来讲,智能充电桩在实际监测的过程中,硬件系统发挥着重要的作用,所以对硬件系统的具体设备、设备的性能和参数等进行分析和讨论,保证系统的完整性具有非常重要的价值。

  2、充电桩智能监控系统的软件构成

  智能充电桩的具体运行不仅要依靠硬件系统,更要依靠软 件的运行,所以在智能充电桩的具体设计中,对软件系统做整体性分析和设计也十分的必要。从软件系统的具体分析来看,其主要有三个系统: 其一是用户认证和识别系统,该系统的作用主要是进行用户身份的识别,进而保证用户在使用中的安稳性。其二是运行监测系统。智能充电桩的充电行为是在身份认证之后自动完成的,整个过程如果没有监督,很容易发生意外,所以在充电的整个过程中涉及了运行检测系统,其会对充电的具体状态等进行检测,一旦发现存在问题,会立即启动故障预警并停止充电行为。该系统的运行使得具体的充电更加安稳。其三是做充电审核系统。因为电动车的型号等存在着差异,所以在具体的充电行为中会有模式的不同。审核系统能够将充电过程中的模式进行判断并基于电动汽车具体需要做调节,这对于充电的性能效率高来讲有重要的意义。

  三、智能充电桩的性能测试

  智能充电桩的具体运行对于解决电动汽车充电问题而言有重要的作用,对某城市 15 个智能充电桩的具体利用做定点监控和分析发现其在性能方面表现出了两大优势: (一)智能充电桩的具体利用更加的便捷,而且整个充电过程效率高且智能。 用户仅仅需要做身份的认证,充电便能够实现自动化,这对于电动汽车的续航问题解决有重要的意义。(二)智能充电桩的利用安稳性十分的显著。从具体的监测分析来看,智能充电桩不能利用监测系统实现了对汽车充电的全称监控,而且其能够实现对自身运行状态的监控,这对于智能充电桩的安稳保障来讲有重要的意义。

  四、安科瑞充电桩运营管理平台

  1、系统架构

  安科瑞Acrelcloud-充电桩收费运营云平台系统通过物联网技术对接入系统的充电桩站点和各个充电桩进行不间断地数据采集和监控,同时对各类故障如充电机过温保护、充电机输入输出过压、欠压、绝缘检测故障等一系列故障进行预警;用户通过小程序扫描二维码,进行支付后,系统发起充电请求,控制二维码对应的充电桩完成电动汽车的充电过程。

  充电桩可选配WIFI模块或GPRS模块接入互联网,配合加密技术和秘钥分发技术,基于TCP/IP的数据交互协议,与云端进行直连。云平台包含了充电收费和充电桩运营的所有功能,具体功能如下:

  资源管理:充电站档案管理,充电桩档案管理,用户档案管理,充电桩运行监测,充电桩异常交易监测

  交易结算:充电价格策略管理,预收费管理,账单管理,营收和财务相关报表

  用户管理:用户注册,用户登录,用户帐户管理,消息管理

  充电服务:充电设施搜索,充电设施查看,地图寻址,在线自助支付充电,充电结算,导航等

  小程序:扫码充电,账单支付等功能

  数据服务:数据采集,短信提醒,数据存储和解析

  变压器监控:监控充电站变压器负荷,每个充电站配备一块ARCM300T无线表,超负荷时系统自动对充电桩的进行调度管理,即当负荷超过百分之五十时,系统会限制新增开始充电的充电桩的功率,降为百分之五十,当变压器负荷超过百分之八十时,系统将不允许新增充电桩开始充电,直到负荷下降为止。

  2、平台功能

  2.1平台登录

  在浏览器打开云平台链接、输入账户名和权限密码,进行登录,防止未授权人员浏览有关信息。

2.2平台首页

  平台首页总览每天的开户数、充值金额、充电金额、充电度数、充电次数、充电时长,累计的开户数、充值金额、充电金额、充电度数、充电次数、充电时长,以及相应的环比增长和同比增长以及桩、站分布地图导航、本月充电统计。

2.3实时监控

  充电站监控

  充电站监控页面监视用户充电枪总数、正在充电的枪数、空闲枪数、插枪数量、故障枪数量等,汇总了用户拥有各桩的当日充电总次数、总电量、总时长,进行负荷限制、故障查询。

充电枪监控

  充电桩监控页面充电枪的基本信息、今日充电电量、今日充电次数、今日充电时长和累计充电电量、累计充电次数、累计充电时长等、充电电压电流等参数。

2.4小程序

  搜索与使用

  小程序可以通过扫描二维码和文字搜索找到,点击后可以加入到小程序列表,如下图所示

授权登录界面

  用户通过搜索或者扫码等途径初次打开小程序时,会进入这个页面,需要用户授权登录才可以进入小程序主功能页面,如图所示

主功能页

  初次进入主功能页时需要授权定位才可以使用地图相关功能,在地图上查看到当前所在区域的充电站,查看充电站信息,可以进行扫码充电操作,地图导航等

充电

  扫描充电枪上的二维码,如果当前充电桩可用即可进入充电选择页面,可以查看到当前的充电站名称、充电枪名称,以及当前的账户余额,电价和预计可充电量等数据,还可以查看当前账户的历史充电记录。充电方式分为按时间充电、按金额充电、按电量充电这三种方式。充电结束可以进进行评价。

个人信息

  个人信息可以显示当前登录账号的昵称和余额,同时包括、充值、充值记录查询、账单查询、充电记录查询、设置支付密码等功能

3、硬件配置

  3.1平台服务器:建议按照我方推荐配置购买,或者客户自己租用阿里云资源。

  推荐硬件配置清单:(如申请阿里云可忽略)

  若客户自己租用阿里云服务器,服务器配置根据充电枪点数的不同,分别如下:

  3.2现场推荐硬件配置清单:

  五、总结

  综上所述,电动汽车的未来发展需要解决续航以及充电 不及时的问题,而智能充电桩的利用能够解决这一问 题。不过从智能充电桩的具体分析来看,如果充电桩的监控系 统设计不理想,其对具体的问题解决帮助不大,所以文章就智 能充电桩的监控系统设计以及其性能做了整体性的讨论和分析。