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电动汽车充电桩监控平台系统的设计与应用

文章更新时间:2023-06-27 点击量:135

    1.摘要:针对当前电动汽车续航能力严重不足以及不能及时充电的问题,将电力电子变流技术、智能监控技术、REIP无线射频技术及CAN总线技术应用到电动汽车智能充电桩的设计与研究中。开展了无人值守的智能电动车充电桩的现实依据和理论可行性分析,提出了一种兼备CAN总线网络通讯功能和无人值守功能的电动汽车智能充电桩的软件设计方法和硬件结构组成方案,把每个电动汽车智能充电桩视为一个智能节点,建立了上位机组态监控和下位机数据采集相互结合的系统整体框架。在组态软件MCGS上对电动汽车智能充电桩的人机交互界面进行了模拟演示试验,并对电池充电过程中的各项参数指标进行了采集与分析。研究结果表明:电动汽车智能充电桩能够快速地为电动汽车充电,并且具备完善的远程通信和监控功能,保证了电动汽车的续航能力。



2.硬件框架组成

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充电池监控系统的结构图如图1所示。在图1中,AC交流电源输入为380V电网电源,经过滤波、整流、稳压等一系列操作,成为电动汽车充电的可用直流电源。IC卡识别模块用于激活充电桩,通过读卡器识别IC卡上的用户信息,显示余额和个人信息。状态显示用于显示当前的充电模式和充电电流/电压、电池充电状态等信息。

硬件系统主要包括主控板、IC读卡器、检测芯片、显示电表、显示屏、键盘、通信模块等设备。


主控板是硬件系统的核心组成部分,完成充电过程的启动、运行、实时监控和关闭,数据可以通过各种通信方式实时传输到后台。主控板的主要功能特点包括:有7个串口、下位机检测和数据采集卡通过通用串行总线和上位机CPU模块进行通信,上位机需要具备显示功能。有以太网口、动态SDRAM控制器、NAND控制器、多路口、工业温度范围等。5J。为了实时监控充电桩的运行状态,保证充电过程的安全可靠,本研究设计了监控保护单元,对充电桩的进线输入电压和充电输出电压进行设计/实时监控电流、充电接口连接状态、车载电池管理系统状态、车载电池状态等。一旦出现异常,可以及时切断电源输出,保护电动汽车电池和充电桩本身的安全。



在电动汽车充电桩施工过程中,充电桩外部材料应选用镀锌钢板,具有一定的防潮防水性能,确保在潮湿天气下正常运行。在选择部件时,应选择具有工业标准的电力电子设备,以确保充电桩在恶劣环境下能够正常运行。此外,为了防止电磁干扰,应选择具有屏蔽功能的通信线,并将接地线连接到外部,起到共模抑制的作用。5安科瑞充电桩收费运营云平台




3.概述


AcrelCloud-9000安科瑞充电柱收费运营云平台系统通过物联网技术对接到系统的电动自行车充电站和各种充电方式进行不间断的数据采集和监控,实时监控充电桩的运行状态、充电服务、支付管理、交易结算、资金管理、电能管理、详细查询等。同时对充电机过温保护、漏电、充电机输入/输出过压、欠压、绝缘低等各种故障进行预警;充电桩支持以太网、4G或WIFI接入互联网,用户通过微信、支付宝、云闪付扫码充电。


应用场所

适用于民用建筑、一般工业建筑、住宅小区、工业单位、商业综合体、学校、园区等充电桩模式的充电基础设施设计。


系统结构








系统分为四层:


即数据采集层、网络传输层、数据中心层和客户端层。

数据采集层:包括电瓶车智能充电桩通信协议为标准modbus-rtu。电瓶车智能充电桩用于收集充电电路的电力参数,并进行电能测量和保护。

网络传输层:通过4G网络将数据上传到已建成的数据库服务器。

数据中心层:包括应用服务器和数据服务器、部署数据采集服务的应用服务器、WEB网站、部署实时数据库、历史数据库和基础数据库的数据服务器。

客户端层:系统管理员可在浏览器中访问电瓶车充电桩收费平台。终端充电用户通过刷卡扫码启动充电。


社区充电平台的功能主要包括智能大屏幕、实时监控、交易管理、故障管理、统计分析、基础数据管理等功能,为运维人员提供运维APP,为充电用户提供充电小程序。


安科瑞充电桩云平台系统功能


智能化大屏

智能大屏幕显示站点分布,显示设备状态、设备利用率、充电次数、充电时间、充电金额、充电度数、充电桩故障等,查看站点信息、充电桩列表、充电记录、收入、能耗、故障记录等。统一管理社区充电桩,检查设备利用率,合理分配资源。


实时监控

实时监控充电设施的运行状态,主要包括充电桩的运行状态、回路状态、充电过程中的充电电量、充电电压/电流、充电桩的报警信息等。


交易管理

平台管理人员可以管理充电用户账户,进行账户充值、退款、冻结、注销等操作,查看社区用户日常充电交易的详细信息。


故障管理

设备自动报告故障信息,平台管理人员可通过平台查看故障信息并进行分发处理。同时,操作和维护人员可通过操作和维护应用程序收集故障推送,操作和维护人员在操作和维护工作完成后报告结果。充电用户也可以通过充电小程序反馈现场问题。


统计分析

通过系统平台,从充电站、充电设施、、从充电时间、充电方式等不同角度查询充电交易统计信息、能耗统计信息等。


基础数据管理

在系统平台上建立运营商,运营商可以建立和管理运营所需的站点和充电设施,维护充电设施的信息、价格策略、折扣和优惠活动,管理在线卡用户的充电、冻结和解绑。


运维APP

对于运维人员来说,可以对站点和充电桩进行管理,可以进行故障闭环处理,查询流量卡的使用情况,查询充电情况,进行远程参数设置,同时可以接收故障推送。


充电小程序

用于充电用户,可查看附近的空闲设备,主要包括扫码充电、账户充电、充电卡绑定、交易查询、故障申诉等功能


4.系统硬件配置






5.结语


通过在实验室进行的模拟充电实验,笔者得出以下结论,电动汽车智能充电桩的运行状况良好,充电模式可以根据需要进行修改,充电时间可根据充电模式的选择自动调整,*快充电时间在60 rain左右,用户信息可以显示当前卡内余额、历史充电记录,方便用户查询。当电池电压达到额定电压的90%的时候,系统会自动降低充电电流,对电池做出维护。凸显的一个问题就是,系统发热量较高,需配备散热设备进行散热,以保证电子器件的安全、稳定运行。




参考文献

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[6]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版.