淺談hth下载地址充電樁運營雲平台在電動汽車行業中的意義

hth下载地址 陳聰

摘要：針對國內(nei) 電動汽車充電樁規範化和標準化的需求，設計並實現了一種符合國網公司標準的電動汽車智能充電樁。首先介紹了國內(nei) 電動汽車充電樁的現狀、需求，然後以國網公司標準為(wei) 設計原則，進行了硬件係統、主控板及監控單元的設計，采用了模塊化設計原則進行了軟件係統的設計，針對充電樁惡劣工作環境進行了環境及電磁兼容設計。本充電樁已在山東(dong) 臨(lin) 沂、濟南等眾(zhong) 多充換電站運行使用，運行結果表明該裝置安全、穩定、可靠，必將為(wei) 電動汽車的發展提供強有力的保障。

關(guan) 鍵詞：電動汽車充電樁硬件係統

0引言

隨著新能源戰略的推動和電動汽車行業(ye) 的發展，電動汽車充電行業(ye) 的發展非常迅速。目前，我國電動汽車充換電設施試點工程已建成並投運87座標準化充換電站、5179台充電機和7031台交流充電樁，覆蓋全國26個(ge) 省市，杭州初步建成電動汽車充換電服務網絡。充換電站及充電樁數量已居世界前列，我國成為(wei) 世界上電動汽車充電裝置國家電網將在“十二五”期間建設充換電站2351座，充電樁22萬(wan) 個(ge) ，初步建成覆蓋公司經營區域的智能充換電服務網絡。

針對目前市場上電動汽車和充電設備接口不統一、功能、性能設計標準不統一，質量良莠不齊的現狀，先後出台了一係列的規範和標準。電動汽車充電樁作為(wei) 電動汽車充電的主要渠道，其性能、工藝水平和質量直接影響到電動汽車的推廣。因此，非常有必要根據相關(guan) 標準的要求，進行了電動汽車充電樁的設計。電動汽車充電樁設計時，不僅(jin) 要滿足電動汽車充電的基本功能，還需要強化充電樁電氣安全、數據安全設計和環境及電磁兼容性能的設計。

1電動汽車充電樁設計

本項目設計的電動汽車智能充電樁依據《NB/T33002－2010電動汽車交流充電樁技術條件》、《Q/GDW485－2010電動汽車交流充電樁技術條件》、《Q/GDW478－2010電動汽車充電設施建設技術導則》、《國家電網公司電動汽車充電設施建設指導意見》相關(guan) 要求進行設計。該產(chan) 品在滿足相關(guan) 標準對電動汽車充電樁的技術要求基礎上，強化了充電樁電氣安全、數據安全設計和環境及電磁兼容性能的設計，增加了視頻拍照、微型熱敏打印、無線組網等功能。

1.1硬件係統設計

電動汽車充電樁硬件係統主要由主控板、監控板、IC卡讀寫(xie) 器、數字電表、移動通信模塊、觸摸屏、指示燈、按鍵等組成。硬件係統的硬件組成如圖1所示。

圖1充電樁硬件係統組成框圖

主控板是硬件係統的核心組成部分，完成充電過程的啟動、運行、實時監控以及關(guan) 閉，並可通過多種通訊方式將數據實時傳(chuan) 輸至後台。主控板的主要功能特點包括:具備6個(ge) 串口，一個(ge) 以太網口，動態的SDRAM控製器，NAND控製器，以及多路IO口，具備工業(ye) 級的溫度範圍等。

為(wei) 了實時監測充電樁的運行狀態，保證充電過程的安全、可靠，設計了監控保護單元。監控保護單元組成框圖如圖2所示。該單元對充電樁的進線輸入電壓，充電輸出電壓、電流，充電接口連接狀態，車載電池管理係統狀態，車載電池狀態等進行實時監測，一旦出現異常，能夠及時切斷電源輸出，保護電動汽車、電池及充電樁本身的安全。

1.2軟件係統設計

1．2．1係統工程流程

當電動汽車需要充電時，用戶將充電卡放置刷卡區，根據畫麵提示通過鍵盤進行相應操作，連接充電接口，選擇充電模式，啟動充電過程。

在上述過程中，控製保護單元檢測充電接口連接狀態，如果連接狀態不正常，則無法啟動充電。同時，在充電過程中，顯示區的充電指示燈點亮，監控單元實時監測充電電壓、充電電流、充電接口連接狀態、充電開關(guan) 狀態等，在異常或故障時斷開充電開關(guan) ，並報警。

圖2監控單元組成框圖

充電樁軟件係統主要完成的功能是將各功能模塊有機的結合起來，實現各模塊的協調調用，係統整體(ti) 控製流程圖如圖3所示。

圖3充電樁軟件係統主程序流程圖

1.2.2功能模塊設計

充電樁軟件設計時采用了模塊化的編寫(xie) 原則，這樣既能保證電動汽車充電樁軟件係統高效可靠的運行，又能使該軟件係統具有良好的擴展性，對產(chan) 品升級換代具有非常重要的意義(yi) 。

按充電樁軟件係統的功能可以把係統分為(wei) 主控模塊、人機交互、讀卡器模塊、計量計費模塊、打印模塊、後台通訊模塊、遠程通信模塊等功能模塊。其主要功能框圖如圖4所示。

圖4軟件係統功能框圖

當軟件係統啟動時，主控程序根據係統配置文件加載程序配置信息，並根據配置信息完成各通信模塊的加載。軟件平台強大的多線程處理能力，主控程序能夠輕鬆的完成與(yu) 各通信模塊的交互。主控程序通過各模塊通信能夠完成用戶信息采集與(yu) 展示、實時數據采集與(yu) 展示、充電流程控製、計量計費功能等功能，同時該主控程序還具備後台通信功能，能夠把充電過程中的實時數據、充電記錄等信息上送到遠方後台係統。

人機交互模塊設計時，界麵顯示單元顯示的內(nei) 容非常豐(feng) 富，其中主要界麵有歡迎界麵、連接確認界麵、充電參數設定界麵、啟動充電界麵、充電界麵、停止充電界麵、結賬界麵、打印界麵等。人機交互模塊通過與(yu) 主控模塊的交互，獲取控製命令完成界麵切換;獲取用戶信息與(yu) 實時數據信息並進行信息展示。

安全模塊由帶安全存取模塊(SAM)的讀卡器，密鑰管理係統，數據加密、解密模塊組成。帶安全存取模塊(SAM)的讀卡器采用硬件加密技術，對用戶卡與(yu) 充電樁數據交互過程中所使用的臨(lin) 時變量進行加密處理，並對傳(chuan) 遞過程進行線路加密，保證了用戶卡與(yu) 充電樁進行數據交互的過程中，信息不會(hui) 被外界竊取。密鑰管理係統的主要功能是提供各種密鑰的生成機製和加密算法，並將生成的密鑰存儲(chu) 在具有密鑰導出功能的CPU智能卡，即SAM(SecurityAccessModule)卡中。數據加密模塊用於(yu) 把用戶數據按照事先約定的加密方式加密並存儲(chu) 在用戶卡的用戶數據區域。解密模塊用於(yu) 將讀取的用戶卡數據還原為(wei) 原始數據並進行相關(guan) 的用戶識別，扣費等操作。

1.3環境及電磁兼容設計

電動汽車充電樁應用環境大多在室外，工作環境比較惡劣，需要適應雨、雪、霧、風吹、日曬、高溫、低溫等惡劣天氣的考驗;同時，電動汽車作為(wei) 一個(ge) 充電設備，還能夠承受各種電磁幹擾的考驗，在典型的工業(ye) 電磁騷擾環境下能夠正常提供充電服務［7～10］。

樁體(ti) 結構及工藝設計采用交叉覆蓋工藝，既保證了樁體(ti) 的防護等級達到IP54標準，在雨雪、水濺等情況下，水珠不能進入樁體(ti) 及樁體(ti) 內(nei) 部;又能夠在工作時形成良好空氣流動，保證充電樁內(nei) 部元件的散熱;

樁體(ti) 主體(ti) 采用鍍鋅鋼板，外表麵采用汽車烤漆工藝，保證了充電樁在潮濕、鹽霧等惡劣天氣環境下不鏽蝕;

元件選型時，所有零部件采用工業(ye) 級元器件，保證充電樁在工業(ye) 環境溫度範圍內(nei) 穩定正常工作;

電氣設計時，采用防雷器，電路設計上采用壓敏電阻、瞬變抑製二極管、磁環、磁珠等措施，保證充電樁在典型工業(ye) 騷擾環境下正常工作。

2項目實施情況

本項目開發完成的電動汽車充電樁，於(yu) 2010年12月27日通過了電力工業(ye) 電力係統自動化設備質量檢驗測試的型式試驗;目前，本項目已通過有關(guan) 專(zhuan) 家的鑒定，並在山東(dong) 臨(lin) 沂焦莊充電站、義(yi) 堂充電站，山東(dong) 濟南英賢充電站、葛家莊充電站等推廣應用，得到好評。現場應用圖片如圖5所示。

圖5臨(lin) 沂焦莊充換電站現場照片充電樁操作界麵

如圖6所示

3樁車網絡

根據一個(ge) 時期內(nei) 可獲得的充電樁的交易流水數據，構造樁車網絡。圖1為(wei) 一個(ge) 由6樁7車構成的網絡。

圖1由6樁7車構成的網絡

樁車網絡可以用矩陣表示，以行區分樁、列區分車。如果用矩陣元素表示對應的樁車連接次數，則圖1網絡可用式（1）表示。

如果將連接次數達到2次的連接視為(wei) 有效連接，並且僅(jin) 考慮連通性，那麽(me) 就能得到圖2網絡，相應的矩陣為(wei) 式（2）。

圖2僅(jin) 考慮連通性的網絡

4討論

根據以往研究，可以得出以下結論：

表1初始充電樁排名

表2v₁作用時的排名

表3v₂作用時的排名

對比表1～3數據可知，因為(wei) 網絡效應，所以v引起了幾乎所有樁的評分改變。本文以排名變差而非評分變差作為(wei) 評價(jia) 計量特性傳(chuan) 播的依據，這是因為(wei) 自然數排名具有離散性和排他性，所以相比實數評分而言更加顯著和穩定。然而是否能夠直接以評分變差作為(wei) 評價(jia) 依據，還值得進一步研究。

算例中的控製變量不是真實施加於(yu) 網絡的，而是虛擬的，類似於(yu) 力學研究中的“虛位移”，其目的在於(yu) 給出一種任意樁對其他樁影響的計算方法。

算法對網絡完整性沒有要求，原則上該方法可應用於(yu) 樁集合的任何子集。特別是當真實（而非虛擬）的控製變量施加於(yu) 網絡時，同一樁集合的排名變差能夠反映出實際計量可信度的變化。

另外，可想而知，控製變量不隻可以用來標記計量因素。排名變差原理還可用於(yu) 研究其他因素的網絡傳(chuan) 播，發現那些對傳(chuan) 播發揮關(guan) 鍵作用的節點，使得資源的投放更有效率。

5hth下载地址充電樁收費運營雲(yun) 平台係統選型方案

5.1概述

AcrelCloud-9000hth下载地址充電柱收費運營雲(yun) 平台係統通過物聯網技術對接入係統的電動電動自行車充電站以及各個(ge) 充電整法行不間斷地數據采集和監控，實時監控充電樁運行狀態，進行充電服務、支付管理，交易結算，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警；充電樁支持以太網、4G或WIFI等方式接入互聯網，用戶通過微信、支付寶，雲(yun) 閃付掃碼充電。

5.2應用場所

適用於(yu) 民用建築、一般工業(ye) 建築、居住小區、實業(ye) 單位、商業(ye) 綜合體(ti) 、學校、園區等充電樁模式的充電基礎設施設計。

5.3係統結構

係統分為(wei) 四層：

1）即數據采集層、網絡傳(chuan) 輸層、數據層和客戶端層。

2）數據采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協議為(wei) 標準modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用於(yu) 采集充電回路的電力參數，並進行電能計量和保護。

3）網絡傳(chuan) 輸層：通過4G網絡將數據上傳(chuan) 至搭建好的數據庫服務器。

4）數據層：包含應用服務器和數據服務器，應用服務器部署數據采集服務、WEB網站，數據服務器部署實時數據庫、曆史數據庫、基礎數據庫。

5）應客戶端層：係統管理員可在瀏覽器中訪問電瓶車充電樁收費平台。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動充電。

小區充電平台功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實時監控、交易管理、故障管理、統計分析、基礎數據管理等功能，同時為(wei) 運維人員提供運維APP，充電用戶提供充電小程序。

5.4hth下载地址充電樁雲(yun) 平台係統功能

5.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點分布情況，對設備狀態、設備使用率、充電次數、充電時長、充電金額、充電度數、充電樁故障等進行統計顯示，同時可查看每個(ge) 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。統一管理小區充電樁，查看設備使用率，合理分配資源。

5.4.2實時監控

實時監視充電設施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態、回路狀態、充電過程中的充電電量、充電電壓電流，充電樁告警信息等。

5.4.3交易管理

平台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、注銷等操作，可查看小區用戶每日的充電交易詳細信息。

5.4.4故障管理

設備自動上報故障信息，平台管理人員可通過平台查看故障信息並進行派發處理，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後將結果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現場問題。

5.4.5統計分析

通過係統平台，從(cong) 充電站點、充電設施、、充電時間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統計信息、能耗統計信息等。

5.4.6基礎數據管理

在係統平台建立運營商戶，運營商可建立和管理其運營所需站點和充電設施，維護充電設施信息、價(jia) 格策略、折扣、優(you) 惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、凍結和解綁。5.4.7運維APP

麵向運維人員使用，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，進行遠程參數設置，同時可接收故障推送

5.4.8充電小程序

麵向充電用戶使用，可查看附近空閑設備，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。

5.5係統硬件配置

6結論與(yu) 展望

本充電樁嚴(yan) 格遵守國網公司相關(guan) 標準，並根據電動汽車產(chan) 業(ye) 發展的規劃和發展方向，研製了一種穩定、可靠、安全、實用的電動汽車智能充電樁。運行結果表明，本充電樁的使用提高了電動汽車充電樁的技術水平和實用化水平，有力的推動了電動汽車充電行業(ye) 的發展。

數據驅動的內(nei) 涵之一是數據決(jue) 定方法，根據能夠獲取的數據尋找適宜的方法。本文提出的排名變差算法以充電樁交易流水數據為(wei) 前提條件，在一定程度上能夠識別充電樁計量可信度的傳(chuan) 播範圍。需要強調的是，由於(yu) 交易記錄包含個(ge) 人隱私，保管人在提交交易流水數據之前將個(ge) 人信息進行編碼處理。無論互聯網還是樁車網絡，節點的排名都主要由節點間連接強度決(jue) 定。互聯網由於(yu) 建立連接的代價(jia) 低，其排名可以很好地反映網頁的質量。在樁車網絡中，決(jue) 定連接強度的因素眾(zhong) 多，因而排名本身並不足以反映計量特性，受控計量變量引起的排名變差則具有大得多的參考價(jia) 值。網絡排名變差算法中，排名變差原理是實質性的，而評分算法是非實質性的，可以有多種選擇，是否存在更適宜的評分算法有待進一步研究。

參考文獻：

[1]王濤，張東(dong) 華，賀智軼等．電動汽車充電樁的控製係統研究與(yu) 設計［J］．湖北電力，2011．1

[2]張允，陸佳政，李波．利用有源濾波功能的新型電動汽車交流充電樁［J］．高電壓技術，2011．1

[3]嚴(yan) 曉燕．基於(yu) RFID預付費支付係統在充電站中的應用［J］．電力信息化，2010．7

[4]孟祥軍(jun) ，梁濤，王興(xing) 光，陳傑，李建祥，電動汽車智能充電樁的設計與(yu) 實現

[5]hth下载地址企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) .2022.05版