淺談電動汽車智能充電樁的設計與應用

　　安科瑞 鮑靜君

　　摘要：電動汽車在目前的市面上所占的份額越來越多，很多汽車企業也開始向電動汽車研發轉型。就目前的電動汽車具體利用分析來看，續航能力不足以及不能及時充電的問題嚴重的限制了電動汽車的發展，所以在未來的汽車發展中，要想實現電動   汽車規模化的生產需要對此問題進行解決。具備智能性的充電樁在解決電動汽車充電問題方面有比較顯著的作用，所以   文章就電動汽車智能充電樁的設計與實現做具體的分析，旨在指導實踐。

　　關鍵詞：電動汽車; 智能充電樁; 設計

　　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，另一方面對環境產生了污染。就經濟可持續發展來看，汽車污染問題需要得到解決， 所以在現階段，新能源汽車的研發在持續性深入。電動汽車相比于傳統汽車，能源利用更加的清潔，只是在使用的過程中會發生蓄能問題。所以在當前的電動汽車實際研究中，續航問題成為了研究的關鍵。從實踐研究結果來看，智能充電樁能夠解決電動汽車的續航問題，所以做好智能充電樁的設計并實現該設計現實意義顯著。

　　一、電動汽車的充電方法和建設充電樁監控系統的必要性分析

　　電動汽車自目前的社會中得到了廣泛的利用，但是續航問 題與充電問題一直空困擾著電動汽車的發展。現階段，不少企 業提出利用智能充電樁來解決續航問題，但是在具體推出充電 樁之后發現充電樁的整體性管理成本較高，而且在使用中容易 出現安穩事故。出于對充電樁安穩問題的考慮，也重視了充電 樁運營管理成本問題，做智能充電樁的建設，并在智能充電樁 設計的時候強化監控系統的構建，這樣，監控系統實現對充電 樁本身和充電過程的監測與控制，這不僅為汽車充電提供了保證，對充電樁的管理提升也有意義。簡言之，電動汽車 充電方法和建設充電樁監控系統的必要性顯著。

　　二、充電智能樁監控系統的功能設計

　　充電智能樁監控系統的具體功能實現需要從硬件和軟件 兩方面做考慮，所以在具體功能設計的過程中，需要對這兩 方面的問題做深入的討論，以下是關于硬件框架和軟件系統的 分析。

　　1、硬件框架組成

　　智能充電樁的硬件框架對其架空系統的功能發揮有重要 的影響，所以需要實現硬件框架設計的完整性。就具體的分 析來看，硬件系統的組成主要包括以下設備: 主控板、IC 讀卡器、檢測芯片、顯示電表、顯示屏、鍵盤以及通信模塊等。

　　就系統的具體分析來看，其核心是主控板，其在充電過程啟、運行、實時監控以后關閉。從主控板的具體工作來看，其能夠通過多種的數據傳輸方式實現數據向后臺的傳輸。IC 讀卡器以及檢測芯片的主要作用是進行用戶認證。至于其他的如顯示電表、顯示屏等設備，主要的作用是踐行監測結果的顯示。 簡單來講，智能充電樁在實際監測的過程中，硬件系統發揮著重要的作用，所以對硬件系統的具體設備、設備的性能和參數等進行分析和討論，保證系統的完整性具有非常重要的價值。

　　2、充電樁智能監控系統的軟件構成

　　智能充電樁的具體運行不僅要依靠硬件系統，更要依靠軟 件的運行，所以在智能充電樁的具體設計中，對軟件系統做整體性分析和設計也十分的必要。從軟件系統的具體分析來看，其主要有三個系統: 其一是用戶認證和識別系統，該系統的作用主要是進行用戶身份的識別，進而保證用戶在使用中的安穩性。其二是運行監測系統。智能充電樁的充電行為是在身份認證之后自動完成的，整個過程如果沒有監督，很容易發生意外，所以在充電的整個過程中涉及了運行檢測系統，其會對充電的具體狀態等進行檢測，一旦發現存在問題，會立即啟動故障預警并停止充電行為。該系統的運行使得具體的充電更加安穩。其三是做充電審核系統。因為電動車的型號等存在著差異，所以在具體的充電行為中會有模式的不同。審核系統能夠將充電過程中的模式進行判斷并基于電動汽車具體需要做調節，這對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試

　　智能充電樁的具體運行對于解決電動汽車充電問題而言有重要的作用，對某城市 15 個智能充電樁的具體利用做定點監控和分析發現其在性能方面表現出了兩大優勢: （一）智能充電樁的具體利用更加的便捷，而且整個充電過程效率高且智能。 用戶僅僅需要做身份的認證，充電便能夠實現自動化，這對于電動汽車的續航問題解決有重要的意義。（二）智能充電樁的利用安穩性十分的顯著。從具體的監測分析來看，智能充電樁不能利用監測系統實現了對汽車充電的全稱監控，而且其能夠實現對自身運行狀態的監控，這對于智能充電樁的安穩保障來講有重要的意義。

　　四、安科瑞充電樁運營管理平臺

　　1、系統架構

　　安科瑞Acrelcloud-充電樁收費運營云平臺系統通過物聯網技術對接入系統的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數據采集和監控，同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預警；用戶通過小程序掃描二維碼，進行支付后，系統發起充電請求，控制二維碼對應的充電樁完成電動汽車的充電過程。

　　充電樁可選配WIFI模塊或GPRS模塊接入互聯網，配合加密技術和秘鑰分發技術，基于TCP/IP的數據交互協議，與云端進行直連。云平臺包含了充電收費和充電樁運營的所有功能，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，充電樁運行監測，充電樁異常交易監測

　　交易結算：充電價格策略管理，預收費管理，賬單管理，營收和財務相關報表

　　用戶管理：用戶注冊，用戶登錄，用戶帳戶管理，消息管理

　　充電服務：充電設施搜索，充電設施查看，地圖尋址，在線自助支付充電，充電結算，導航等

　　小程序：掃碼充電，賬單支付等功能

　　數據服務：數據采集，短信提醒，數據存儲和解析

　　變壓器監控：監控充電站變壓器負荷，每個充電站配備一塊ARCM300T無線表，超負荷時系統自動對充電樁的進行調度管理，即當負荷超過百分之五十時，系統會限制新增開始充電的充電樁的功率，降為百分之五十，當變壓器負荷超過百分之八十時，系統將不允許新增充電樁開始充電，直到負荷下降為止。

　　2、平臺功能

　　2.1平臺登錄

　　在瀏覽器打開云平臺鏈接、輸入賬戶名和權限密碼，進行登錄，防止未授權人員瀏覽有關信息。

2.2平臺首頁

　　平臺首頁總覽每天的開戶數、充值金額、充電金額、充電度數、充電次數、充電時長，累計的開戶數、充值金額、充電金額、充電度數、充電次數、充電時長，以及相應的環比增長和同比增長以及樁、站分布地圖導航、本月充電統計。

2.3實時監控

　　?充電站監控

　　充電站監控頁面監視用戶充電槍總數、正在充電的槍數、空閑槍數、插槍數量、故障槍數量等，匯總了用戶擁有各樁的當日充電總次數、總電量、總時長，進行負荷限制、故障查詢。

充電槍監控

　　充電樁監控頁面充電槍的基本信息、今日充電電量、今日充電次數、今日充電時長和累計充電電量、累計充電次數、累計充電時長等、充電電壓電流等參數。

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，點擊后可以加入到小程序列表，如下圖所示

授權登錄界面

　　用戶通過搜索或者掃碼等途徑初次打開小程序時，會進入這個頁面，需要用戶授權登錄才可以進入小程序主功能頁面，如圖所示

主功能頁

　　初次進入主功能頁時需要授權定位才可以使用地圖相關功能，在地圖上查看到當前所在區域的充電站，查看充電站信息，可以進行掃碼充電操作，地圖導航等

充電

　　掃描充電槍上的二維碼，如果當前充電樁可用即可進入充電選擇頁面，可以查看到當前的充電站名稱、充電槍名稱，以及當前的賬戶余額，電價和預計可充電量等數據，還可以查看當前賬戶的歷史充電記錄。充電方式分為按時間充電、按金額充電、按電量充電這三種方式。充電結束可以進進行評價。

個人信息

　　個人信息可以顯示當前登錄賬號的昵稱和余額，同時包括、充值、充值記錄查詢、賬單查詢、充電記錄查詢、設置支付密碼等功能

3、硬件配置

　　3.1平臺服務器：建議按照我方推薦配置購買，或者客戶自己租用阿里云資源。

　　推薦硬件配置清單：（如申請阿里云可忽略）

　　若客戶自己租用阿里云服務器，服務器配置根據充電槍點數的不同，分別如下：

　　3.2現場推薦硬件配置清單：

　　五、總結

　　綜上所述，電動汽車的未來發展需要解決續航以及充電 不及時的問題，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，如果充電樁的監控系 統設計不理想，其對具體的問題解決幫助不大，所以文章就智 能充電樁的監控系統設計以及其性能做了整體性的討論和分析。