淺談電動(dòng)汽車智能充電樁的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

　　安科瑞 鮑靜君

　　摘要：電動(dòng)汽車在目前的市面上所占的份額越來越多，很多汽車企業(yè)也開始向電動(dòng)汽車研發(fā)轉(zhuǎn)型。就目前的電動(dòng)汽車具體利用分析來看，續(xù)航能力不足以及不能及時(shí)充電的問題嚴(yán)重的限制了電動(dòng)汽車的發(fā)展，所以在未來的汽車發(fā)展中，要想實(shí)現(xiàn)電動(dòng)   汽車規(guī)?；纳a(chǎn)需要對(duì)此問題進(jìn)行解決。具備智能性的充電樁在解決電動(dòng)汽車充電問題方面有比較顯著的作用，所以   文章就電動(dòng)汽車智能充電樁的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)做具體的分析，旨在指導(dǎo)實(shí)踐。

　　關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車; 智能充電樁; 設(shè)計(jì)

　　汽車在便捷人們生活方面有著重要的作用，但是汽車的大量使用一方面造成了城市交通擁堵，另一方面對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了污染。就經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展來看，汽車污染問題需要得到解決， 所以在現(xiàn)階段，新能源汽車的研發(fā)在持續(xù)性深入。電動(dòng)汽車相比于傳統(tǒng)汽車，能源利用更加的清潔，只是在使用的過程中會(huì)發(fā)生蓄能問題。所以在當(dāng)前的電動(dòng)汽車實(shí)際研究中，續(xù)航問題成為了研究的關(guān)鍵。從實(shí)踐研究結(jié)果來看，智能充電樁能夠解決電動(dòng)汽車的續(xù)航問題，所以做好智能充電樁的設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)現(xiàn)實(shí)意義顯著。

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

　　電動(dòng)汽車自目前的社會(huì)中得到了廣泛的利用，但是續(xù)航問 題與充電問題一直空困擾著電動(dòng)汽車的發(fā)展。現(xiàn)階段，不少企 業(yè)提出利用智能充電樁來解決續(xù)航問題，但是在具體推出充電 樁之后發(fā)現(xiàn)充電樁的整體性管理成本較高，而且在使用中容易 出現(xiàn)安穩(wěn)事故。出于對(duì)充電樁安穩(wěn)問題的考慮，也重視了充電 樁運(yùn)營(yíng)管理成本問題，做智能充電樁的建設(shè)，并在智能充電樁 設(shè)計(jì)的時(shí)候強(qiáng)化監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建，這樣，監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)充電 樁本身和充電過程的監(jiān)測(cè)與控制，這不僅為汽車充電提供了保證，對(duì)充電樁的管理提升也有意義。簡(jiǎn)言之，電動(dòng)汽車 充電方法和建設(shè)充電樁監(jiān)控系統(tǒng)的必要性顯著。

　　二、充電智能樁監(jiān)控系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)

　　充電智能樁監(jiān)控系統(tǒng)的具體功能實(shí)現(xiàn)需要從硬件和軟件 兩方面做考慮，所以在具體功能設(shè)計(jì)的過程中，需要對(duì)這兩 方面的問題做深入的討論，以下是關(guān)于硬件框架和軟件系統(tǒng)的 分析。

　　1、硬件框架組成

　　智能充電樁的硬件框架對(duì)其架空系統(tǒng)的功能發(fā)揮有重要 的影響，所以需要實(shí)現(xiàn)硬件框架設(shè)計(jì)的完整性。就具體的分 析來看，硬件系統(tǒng)的組成主要包括以下設(shè)備: 主控板、IC 讀卡器、檢測(cè)芯片、顯示電表、顯示屏、鍵盤以及通信模塊等。

　　就系統(tǒng)的具體分析來看，其核心是主控板，其在充電過程啟、運(yùn)行、實(shí)時(shí)監(jiān)控以后關(guān)閉。從主控板的具體工作來看，其能夠通過多種的數(shù)據(jù)傳輸方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)向后臺(tái)的傳輸。IC 讀卡器以及檢測(cè)芯片的主要作用是進(jìn)行用戶認(rèn)證。至于其他的如顯示電表、顯示屏等設(shè)備，主要的作用是踐行監(jiān)測(cè)結(jié)果的顯示。 簡(jiǎn)單來講，智能充電樁在實(shí)際監(jiān)測(cè)的過程中，硬件系統(tǒng)發(fā)揮著重要的作用，所以對(duì)硬件系統(tǒng)的具體設(shè)備、設(shè)備的性能和參數(shù)等進(jìn)行分析和討論，保證系統(tǒng)的完整性具有非常重要的價(jià)值。

　　2、充電樁智能監(jiān)控系統(tǒng)的軟件構(gòu)成

　　智能充電樁的具體運(yùn)行不僅要依靠硬件系統(tǒng)，更要依靠軟 件的運(yùn)行，所以在智能充電樁的具體設(shè)計(jì)中，對(duì)軟件系統(tǒng)做整體性分析和設(shè)計(jì)也十分的必要。從軟件系統(tǒng)的具體分析來看，其主要有三個(gè)系統(tǒng): 其一是用戶認(rèn)證和識(shí)別系統(tǒng)，該系統(tǒng)的作用主要是進(jìn)行用戶身份的識(shí)別，進(jìn)而保證用戶在使用中的安穩(wěn)性。其二是運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。智能充電樁的充電行為是在身份認(rèn)證之后自動(dòng)完成的，整個(gè)過程如果沒有監(jiān)督，很容易發(fā)生意外，所以在充電的整個(gè)過程中涉及了運(yùn)行檢測(cè)系統(tǒng)，其會(huì)對(duì)充電的具體狀態(tài)等進(jìn)行檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)存在問題，會(huì)立即啟動(dòng)故障預(yù)警并停止充電行為。該系統(tǒng)的運(yùn)行使得具體的充電更加安穩(wěn)。其三是做充電審核系統(tǒng)。因?yàn)殡妱?dòng)車的型號(hào)等存在著差異，所以在具體的充電行為中會(huì)有模式的不同。審核系統(tǒng)能夠?qū)⒊潆娺^程中的模式進(jìn)行判斷并基于電動(dòng)汽車具體需要做調(diào)節(jié)，這對(duì)于充電的性能效率高來講有重要的意義。

　　三、智能充電樁的性能測(cè)試

　　智能充電樁的具體運(yùn)行對(duì)于解決電動(dòng)汽車充電問題而言有重要的作用，對(duì)某城市 15 個(gè)智能充電樁的具體利用做定點(diǎn)監(jiān)控和分析發(fā)現(xiàn)其在性能方面表現(xiàn)出了兩大優(yōu)勢(shì): （一）智能充電樁的具體利用更加的便捷，而且整個(gè)充電過程效率高且智能。 用戶僅僅需要做身份的認(rèn)證，充電便能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化，這對(duì)于電動(dòng)汽車的續(xù)航問題解決有重要的意義。（二）智能充電樁的利用安穩(wěn)性十分的顯著。從具體的監(jiān)測(cè)分析來看，智能充電樁不能利用監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)汽車充電的全稱監(jiān)控，而且其能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)自身運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，這對(duì)于智能充電樁的安穩(wěn)保障來講有重要的意義。

　　四、安科瑞充電樁運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)

　　1、系統(tǒng)架構(gòu)

　　安科瑞Acrelcloud-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)的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時(shí)對(duì)各類故障如充電機(jī)過溫保護(hù)、充電機(jī)輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測(cè)故障等一系列故障進(jìn)行預(yù)警；用戶通過小程序掃描二維碼，進(jìn)行支付后，系統(tǒng)發(fā)起充電請(qǐng)求，控制二維碼對(duì)應(yīng)的充電樁完成電動(dòng)汽車的充電過程。

　　充電樁可選配WIFI模塊或GPRS模塊接入互聯(lián)網(wǎng)，配合加密技術(shù)和秘鑰分發(fā)技術(shù)，基于TCP/IP的數(shù)據(jù)交互協(xié)議，與云端進(jìn)行直連。云平臺(tái)包含了充電收費(fèi)和充電樁運(yùn)營(yíng)的所有功能，具體功能如下：

　　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)

　　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

　　用戶管理：用戶注冊(cè)，用戶登錄，用戶帳戶管理，消息管理

　　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

　　小程序：掃碼充電，賬單支付等功能

　　數(shù)據(jù)服務(wù)：數(shù)據(jù)采集，短信提醒，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和解析

　　變壓器監(jiān)控：監(jiān)控充電站變壓器負(fù)荷，每個(gè)充電站配備一塊ARCM300T無線表，超負(fù)荷時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)充電樁的進(jìn)行調(diào)度管理，即當(dāng)負(fù)荷超過百分之五十時(shí)，系統(tǒng)會(huì)限制新增開始充電的充電樁的功率，降為百分之五十，當(dāng)變壓器負(fù)荷超過百分之八十時(shí)，系統(tǒng)將不允許新增充電樁開始充電，直到負(fù)荷下降為止。

　　2、平臺(tái)功能

　　2.1平臺(tái)登錄

　　在瀏覽器打開云平臺(tái)鏈接、輸入賬戶名和權(quán)限密碼，進(jìn)行登錄，防止未授權(quán)人員瀏覽有關(guān)信息。

2.2平臺(tái)首頁(yè)

　　平臺(tái)首頁(yè)總覽每天的開戶數(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)，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)。

2.3實(shí)時(shí)監(jiān)控

　　?充電站監(jiān)控

　　充電站監(jiān)控頁(yè)面監(jiān)視用戶充電槍總數(shù)、正在充電的槍數(shù)、空閑槍數(shù)、插槍數(shù)量、故障槍數(shù)量等，匯總了用戶擁有各樁的當(dāng)日充電總次數(shù)、總電量、總時(shí)長(zhǎng)，進(jìn)行負(fù)荷限制、故障查詢。

充電槍監(jiān)控

　　充電樁監(jiān)控頁(yè)面充電槍的基本信息、今日充電電量、今日充電次數(shù)、今日充電時(shí)長(zhǎng)和累計(jì)充電電量、累計(jì)充電次數(shù)、累計(jì)充電時(shí)長(zhǎng)等、充電電壓電流等參數(shù)。

2.4小程序

　　?搜索與使用

　　小程序可以通過掃描二維碼和文字搜索找到，點(diǎn)擊后可以加入到小程序列表，如下圖所示

授權(quán)登錄界面

　　用戶通過搜索或者掃碼等途徑初次打開小程序時(shí)，會(huì)進(jìn)入這個(gè)頁(yè)面，需要用戶授權(quán)登錄才可以進(jìn)入小程序主功能頁(yè)面，如圖所示

主功能頁(yè)

　　初次進(jìn)入主功能頁(yè)時(shí)需要授權(quán)定位才可以使用地圖相關(guān)功能，在地圖上查看到當(dāng)前所在區(qū)域的充電站，查看充電站信息，可以進(jìn)行掃碼充電操作，地圖導(dǎo)航等

充電

　　掃描充電槍上的二維碼，如果當(dāng)前充電樁可用即可進(jìn)入充電選擇頁(yè)面，可以查看到當(dāng)前的充電站名稱、充電槍名稱，以及當(dāng)前的賬戶余額，電價(jià)和預(yù)計(jì)可充電量等數(shù)據(jù)，還可以查看當(dāng)前賬戶的歷史充電記錄。充電方式分為按時(shí)間充電、按金額充電、按電量充電這三種方式。充電結(jié)束可以進(jìn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

個(gè)人信息

　　個(gè)人信息可以顯示當(dāng)前登錄賬號(hào)的昵稱和余額，同時(shí)包括、充值、充值記錄查詢、賬單查詢、充電記錄查詢、設(shè)置支付密碼等功能

3、硬件配置

　　3.1平臺(tái)服務(wù)器：建議按照我方推薦配置購(gòu)買，或者客戶自己租用阿里云資源。

　　推薦硬件配置清單：（如申請(qǐng)阿里云可忽略）

　　若客戶自己租用阿里云服務(wù)器，服務(wù)器配置根據(jù)充電槍點(diǎn)數(shù)的不同，分別如下：

　　3.2現(xiàn)場(chǎng)推薦硬件配置清單：

　　五、總結(jié)

　　綜上所述，電動(dòng)汽車的未來發(fā)展需要解決續(xù)航以及充電 不及時(shí)的問題，而智能充電樁的利用能夠解決這一問 題。不過從智能充電樁的具體分析來看，如果充電樁的監(jiān)控系 統(tǒng)設(shè)計(jì)不理想，其對(duì)具體的問題解決幫助不大，所以文章就智 能充電樁的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及其性能做了整體性的討論和分析。