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技術(shù)文章

淺談電動車充電管理系統(tǒng)設(shè)計

技術(shù)文章


摘要:隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展,汽車的保有量得到大幅提升。然而,汽車使用數(shù)量的激增導(dǎo)致尾氣排放大大增加,對大氣環(huán)境造成了嚴重污染。因此,為了保護環(huán)境,許多新型環(huán)保汽車的設(shè)計正積極推廣,電動汽車便是其中之一。電動汽車通過充電樁獲得電力,提高充電樁的充電性能,從而為電動汽車的發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ),同時也提供了便捷的充電服務(wù)。

關(guān)鍵詞:電動汽車;充電樁;充電管理;系統(tǒng)設(shè)計

0引言

新能源汽車研發(fā)和應(yīng)用的推進,在一定程度上削減了化石能源的使用,有利于落實和推進節(jié)能減排,有效控制了環(huán)境污染的慘烈,如今新能源汽車蓬勃發(fā)展,有效緩解了大氣污染問題。但由于電動汽車行業(yè)還不成熟、充電樁接口問題、市場質(zhì)量參差不齊等問題,國家也對電動自充電樁的設(shè)計實施規(guī)范。為了有效實現(xiàn)充電樁的效益,設(shè)計人員從充電樁的基本功能入手,創(chuàng)新充電樁充電管理系統(tǒng)設(shè)計,不斷提高其安全性和實用性。

1.電動汽車充電樁主要分類

首先交流充電,交流充電是為電機提供220V或380V交流充電服務(wù)。交流充電方式可在公共停車場為公交提供充電服務(wù),也可以用于小型電動汽車。其次,直流充電。與電力驅(qū)動電動汽車的地面維護不同,大型電動汽車可以在不使用電池的情況下快速完成充電并開車,相比之下,無需使用蓄電池存儲電量。第三,直接更換電池方式。將電池更換充電方式,提升充電安全性。通常用于有兩組蓄電池的電動汽車,其中一組蓄電池供車輛驅(qū)動,另一組電池則可取出進行充電,以實現(xiàn)電池更迭,保證車輛順暢運轉(zhuǎn)和電池持續(xù)供能。非接觸式充電方式,利用感應(yīng)器件實現(xiàn)汽車非接觸式充電,車輛和充電設(shè)備無需接觸即可完成充電。這種方式可滿足行駛中車輛的隨時充電需求,而不會受限于充電樁數(shù)量。但是,該方式對技術(shù)要求較高,充電速度和質(zhì)量均難以保證,限制了其推廣應(yīng)用。

2.電動汽車充電樁的充電特征分析

在電動汽車充電樁充電特性分析過程中,需要結(jié)合快充和慢充兩種分析方法。第一種是快充車,充電速度調(diào)整為大于或等于3C,電池容量可在100kWh范圍內(nèi)操縱,車身上有兩個直流充電孔,可同時用電槍充電??紤]到汽車快速充氣電池容量相對較小,車輛運營時單位一次性用電量較高,需要確保車輛很好地適應(yīng)起動和換班間隙,確保合理充電??紤]到電池容量大,有必要在運行過程中分析往返行程中如果將耗電量控制在范圍內(nèi),并在每次發(fā)車間隔快速填充。為滿足慢充車的充電需求,確保每天至少充電2-3次。當(dāng)然,在慢充車中,有一種特殊的“快速填充"技術(shù)模式,允許在發(fā)車換班間隔進行快速充電。在這一過程中,充電樁的選擇是根據(jù)電動汽車的實際特點進行的,以避免深沖深放電對電池壽命產(chǎn)生不利影響。特別是當(dāng)電動汽車的剩余功率小于30%時,這時進行充電,補充到80%以上。在電動汽車方面,由于BMS系統(tǒng)為電池提供了有效的保護,因此有必要積極限制充電樁電池的輸入功率,合理確定其快速充電時間。

3.電動汽車充電樁充電管理系統(tǒng)的設(shè)計原則

首先,在進行電動汽車充電管理系統(tǒng)設(shè)計時,只有加強系統(tǒng)的安全性設(shè)計,才能確保電動汽車的充電管理系統(tǒng)在實際運行中安全可靠。其次,開放性設(shè)計原則的運用非常關(guān)鍵。由于使用電動汽車的用戶來自不同文化和知識背景,因此增強該管理系統(tǒng)的開放性原則設(shè)計。在進行開放性原則系統(tǒng)設(shè)計時,首先應(yīng)該注意系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信協(xié)議的設(shè)計。,發(fā)展性原則。關(guān)于電動汽車充電樁運營管理系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā),在技術(shù)架構(gòu)方面,應(yīng)加強發(fā)展性視角。需注重系統(tǒng)設(shè)計的優(yōu)化,采用多層邏輯處理層體系,劃分表現(xiàn)層、控制層、數(shù)據(jù)操作層及服務(wù)層。同時,應(yīng)關(guān)注技術(shù)應(yīng)用,提升設(shè)計水平。

4.電動汽車充電樁充電管理系統(tǒng)的設(shè)計

4.1軟件設(shè)計

在儲能電動汽車充電樁的綜合系統(tǒng)設(shè)計中,選擇DSP芯片作為控制核心,負責(zé)掌控整個系統(tǒng)。在實際設(shè)計充電系統(tǒng)時,首要任務(wù)是對充電流程進行管理以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行,為電動汽車提供便捷的充電服務(wù)。在存儲器檢驗維修過程中,可獲取相關(guān)檢驗信息。電動汽車充電樁管理系統(tǒng)軟件設(shè)計還應(yīng)著重于合理設(shè)計程序框圖,以實際運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),把握系統(tǒng)運行情況。

4.2后臺監(jiān)控

設(shè)計充電樁時,要做好監(jiān)測后臺,監(jiān)管各充電樁的運行信息,如電壓、電流輸送和充電時間等,這可快速發(fā)現(xiàn)潛在運行風(fēng)險和故障、縮短維修周期。同時,形成數(shù)據(jù)庫,方便汽車使用者快速查找可充電樁,以提高電動汽車的普及率。此外,對于充值卡可施行后臺監(jiān)管,公示客戶繳費時間、繳費場所以及卡內(nèi)余額,使客戶能快速了解充值卡情況。如此一來,客戶無需擔(dān)心因余額不足造成充電中斷,輕松享受更智能的服務(wù)。

4.3環(huán)境及電磁兼容設(shè)計

為了提高充電樁的使用壽命,需要將其融入環(huán)境保護理念,使其不受結(jié)構(gòu)破壞,充電樁仍需承受惡劣環(huán)境和強電磁環(huán)境。充電樁的主要材料以鍍鋅鋼板為主,采用烤漆技術(shù)可提高樁表面的防腐能力。

4.4回轉(zhuǎn)電路設(shè)計

控制電路的主要作用是在充電前檢查接口,因此在連接到充電設(shè)備和電源時,保證信息的準確性和充電。電動汽車連接充電樁時,連接充電電纜,為了達到這一目的和原理,充電前對充電樁進行控制,并詳細記錄控制和監(jiān)測數(shù)據(jù)。完成記錄,確定電壓值是否符合要求,并檢查接口之間的通信,確保整個過程的安全。

4.5設(shè)置配比與場址選擇

每棟建筑停車場配置的充電設(shè)備數(shù)量符合當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)。在選擇具體位置時,應(yīng)從消防、電力、通風(fēng)、洪水破壞等方面廣泛考慮充電樁。充電樁的位置還應(yīng)滿足供電容量、供電半徑、線路路徑和其他能源接入要求。現(xiàn)場的選擇遠離火災(zāi)危險環(huán)境,特別是爆炸區(qū)域,遵守環(huán)境保護和消防安全要求,避免安裝在可能積水的地方、低洼地區(qū)以及不會受到嚴重振動或高溫影響的地方。充電樁的位置還應(yīng)滿足用戶和設(shè)備的通信需求,并應(yīng)確保公共通信網(wǎng)絡(luò)能夠覆蓋。

5.加強電動汽車充電樁規(guī)劃設(shè)計

5.1科學(xué)選擇充電樁站點

首先,充電樁的豎立配合城市道路、排水、消防等基礎(chǔ)設(shè)施。舉例來說,在興建充電樁時,應(yīng)充分考慮環(huán)境保護和防火安全,以及與樓宇的合理防火距離。同時,應(yīng)保證充電樁部位不受爆炸、劇烈振動和高溫的危害。其次,充電樁應(yīng)放置在遠離廁所、洗手間和容易積水的地方。綜上所述,充電樁的放置科學(xué)合理,才能滿足電動汽車的充電需求。因此,填料樁通常放置在住宅區(qū)、企業(yè)、公眾停車場等。

5.2 明確設(shè)計要點

大多數(shù)充電樁在使用時進行高負荷并不斷工作。充電樁設(shè)計應(yīng)注意穩(wěn)定性和可靠性,以保證充填效率和質(zhì)量。在充電樁設(shè)備方面,可以采用適應(yīng)性更強的模塊化結(jié)構(gòu)來應(yīng)對雷擊、防靜電干擾、電磁干擾和過電壓??刹捎缅冧\鋼為材料,均勻地在表面涂上保護層,減少雨水的腐蝕作用。在設(shè)計充電樁時考慮到防靜電的需要,主要是采用雙向瞬態(tài)模式抑制二極管接地。此外,內(nèi)部控制面板應(yīng)提供觸摸屏、無線模塊、電能測量和整個控制模塊的連接??刂颇K可以實時監(jiān)控充電樁的操作,以確保其足夠可靠和安全使用。

5.3 建立統(tǒng)一規(guī)劃的充電體系

在制訂綜合資助計劃時,在電力系統(tǒng)的編碼標準、數(shù)據(jù)與付款之間的聯(lián)系、系統(tǒng)覆蓋率高、信息量高和系統(tǒng)運作效率高等范疇進行高水平的綜合規(guī)劃。在電力汽車充電站的具體建設(shè)中,針對新時代發(fā)展的具體需要,結(jié)合業(yè)務(wù)發(fā)展模式,在具體建設(shè)中引入“PPP"管理模式。運營、建設(shè)并逐步完善相關(guān)綜合關(guān)稅制度,促進社會資本更多參與。在有關(guān)系統(tǒng)的發(fā)展過程中,政府應(yīng)發(fā)揮適當(dāng)?shù)念I(lǐng)導(dǎo)作用,讓所有充電樁制造業(yè)參與具體的發(fā)展過程。

6.安科瑞充電樁收費運營云平臺

6.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統(tǒng)的電動電動自行車充電站以及各個充電整法行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控,實時監(jiān)控充電樁運行狀態(tài),進行充電服務(wù)、支付管理,交易結(jié)算,資要管理、電能管理,明細查詢等。同時對充電機過溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過壓,欠壓,絕緣低各類故障進行預(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。

6.2應(yīng)用場所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實業(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。

6.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

6.3.1系統(tǒng)分為四層:

1)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。

2)數(shù)據(jù)采集層:包括電瓶車智能充電樁通訊協(xié)議為標準modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù),并進行電能計量和保護。

3)網(wǎng)絡(luò)傳輸層:通過4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

4)數(shù)據(jù)中心層:包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器,應(yīng)用服務(wù)器部署數(shù)據(jù)采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站,數(shù)據(jù)服務(wù)器部署實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。

5)應(yīng)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平臺。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動充電。

小區(qū)充電平臺功能主要涵蓋充電設(shè)施智能化大屏、實時監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能,同時為運維人員提供運維APP,充電用戶提供充電小程序。

6.4安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能

6.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點分布情況,對設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時長、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進行統(tǒng)計顯示,同時可查看每個站點的站點信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統(tǒng)一管理小區(qū)充電樁,查看設(shè)備使用率,合理分配資源。

6.4.2.實時監(jiān)控

實時監(jiān)視充電設(shè)施運行狀況,主要包括充電樁運行狀態(tài)、回路狀態(tài)、充電過程中的充電電量、充電電壓/電流,充電樁告警信息等。

6.4.3交易管理

平臺管理人員可管理充電用戶賬戶,對其進行賬戶進行充值、退款、凍結(jié)、注銷等操作,可查看小區(qū)用戶每日的充電交易詳細信息。

6.4.4故障管理

設(shè)備自動上報故障信息,平臺管理人員可通過平臺查看故障信息并進行派發(fā)處理,同時運維人員可通過運維APP收取故障推送,運維人員在運維工作完成后將結(jié)果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題。

6.4.5統(tǒng)計分析

通過系統(tǒng)平臺,從充電站點、充電設(shè)施、、充電時間、充電方式等不同角度,查詢充電交易統(tǒng)計信息、能耗統(tǒng)計信息等。

6.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺建立運營商戶,運營商可建立和管理其運營所需站點和充電設(shè)施,維護充電設(shè)施信息、價格策略、折扣、優(yōu)惠活動,同時可管理在線卡用戶充值、 凍結(jié)和解綁。

6.4.7運維APP

面向運維人員使用,可以對站點和充電樁進行管理、能夠進行故障閉環(huán)處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況,進行遠程參數(shù)設(shè)置,同時可接收故障推送

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6.4.8充電小程序

面向充電用戶使用,可查看附近空閑設(shè)備,主要包含掃碼充電、賬戶充值,充電卡綁定、交易查詢、故障申訴等功能。

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6.5系統(tǒng)硬件配置

7結(jié)語

總之,隨著電動汽車的普及,充電樁問題日益突出。為了解決這個問題,需要加大對智能充電樁的研發(fā)力度,使充電過程更加直觀且提高用戶體驗,從而為推動電動汽車的發(fā)展作出貢獻。即使產(chǎn)品,也難免存在缺陷,因此需要不斷推陳出新,以促進電動汽車行業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻

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電動汽車充電樁充電管理系統(tǒng)設(shè)計.張衛(wèi)東

安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022.05版.


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