淺談基于云平臺的智能充電服務系統(tǒng)設計與應用

摘要：新能源清潔能源汽車是汽車行業(yè)的發(fā)展方向，其中電動汽車更是國內(nèi)外主要的研究方向，在擁有*、*、駕駛簡單等點的同時，電動汽車的續(xù)航方式仍在探索之中。本文圍繞電動汽車（EV）充電技術、基于云平臺的電動汽車智能充電系統(tǒng)的設計及主要功能、電動汽車智能充電系統(tǒng)的性能測試三個方面展開討論，介紹并驗證充電樁充電與服務云平臺相結合的服務方式，為解決電動汽車續(xù)航方式提供參考。

關鍵詞：電動汽車云平臺智能充電系統(tǒng)

引言

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，對于能源的消耗越來越大，常規(guī)實化燃料作為一種不能再生能源，儲量有限，必將越用越少，使用中還會對大氣造成了很大程度的污染。目前，很多和科研機構正在致力于電動汽車的研發(fā)與生產(chǎn)，我國的汽車行業(yè)在汽油發(fā)動機領域落后于外國，正加快電動汽車的研發(fā)，因為起步較早，有彎道超車的趨勢，而且電動汽車已經(jīng)成為節(jié)能減排與改善地球環(huán)境的必然趨勢。

電動汽車憑借其*、*、駕駛簡單的勢一度成為人們關注的焦點，但是，電動汽車續(xù)航能力弱、以及充電不方便等缺點也成為現(xiàn)實大范圍使用的障礙。目前電動汽車采用蓄電池作為動力來源，當電壓低時，就進行電能補給，否則電池壽命將會受到很大影響。

本系統(tǒng)的研究將解決電動汽車、電動車臨時充電的問題，還能夠對動力電池進行維護保養(yǎng)提示、自動充電斷電切換，具有人性化的人機交互界面和完善的通訊能力。確保用戶操作簡便實現(xiàn)智能化。

一、電動汽車（EV）充電技術

目前，電動汽車（EV）充電的方法主要有：

1、接觸式充電

接觸式樁充電將交流電經(jīng)過整流器轉換為直流電，向電動汽車的動力電池組直接充電。接觸式充電樁技術成熟，結構簡單，使用方便，價格便宜。但充電時要用小電流充電，充電時間長，安穩(wěn)性較差。

2、感應式充電

感應式車載充電器充電時間較短，不需要用插頭和插座接觸，安穩(wěn)性較好。但只能在裝有感應式充電站的地方，和裝有感應充電裝置的電動汽車，才能進行感應充電。目前使用較不方便，充電時，會產(chǎn)生感應損耗，效率較低，造價也較高

3、更換電池組

這種充電方法為每一輛電動汽車準備了兩組蓄電池，一組為電動汽車提供電源的同事，另一組處于地面充電狀態(tài)，當車載電池組電量不足的時候，可以及時地拆下并更換已經(jīng)充足電量的電池組。這種方式能夠實現(xiàn)短時間的充電過程。但是需要建設大量的電池更換站，需要大量人員進行維護。投資成本大，智能化程度低，不予采用。

本研究只考慮交流220V、380V充電樁的監(jiān)控系統(tǒng)的設計。

二、安科瑞充電樁運營管理平臺

1、系統(tǒng)架構

安科瑞Acrelcloud-充電樁收費運營云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)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(tǒng)發(fā)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(lián)網(wǎng)，配合加密技術和秘鑰分發(fā)技術，基于TCP/IP的數(shù)據(jù)交互協(xié)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(jiān)測，充電樁異常交易監(jiān)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(shù)據(jù)服務：數(shù)據(jù)采集，短信提醒，數(shù)據(jù)存儲和解析

變壓器監(jiān)控：監(jiān)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(tǒng)自動對充電樁的進行調(diào)度管理，即當負荷超過百分之五十時，系統(tǒng)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(tǒng)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(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時長，累計的開戶數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時長，以及相應的環(huán)比增長和同比增長以及樁、站分布地圖導航、本月充電統(tǒng)計。

2.3實時監(jiān)控

l 充電站監(jiān)控

充電站監(jiān)控頁面監(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日充電總次數(shù)、總電量、總時長，進行負荷限制、故障查詢。

l 充電槍監(jiān)控

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

2.4小程序

l 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

l 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(shù)據(jù)，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。

3、硬件配置

3.1平臺服務器：建議按照我方配置購買，或者客戶自己租用阿里云資源。

硬件配置清單：（如申請阿里云可忽略）

序號	名稱	型號、規(guī)格	單位	數(shù)量	備注
1	數(shù)據(jù)服務器	DellR730CPU:E5-2620內(nèi)存:32G硬盤容量:4*1.2T(SAS1萬轉2.5英寸小盤)RAID5	臺	1	甲供，供參考
2	WEB服務器	DellR730CPU:E5-2603內(nèi)存:16G硬盤容量:3*300G(SAS1萬轉2.5英寸小盤)RAID5	臺	1	甲供，供參考
3	操作系統(tǒng)	WindowsServer2012R2	套	2	甲供，供參考
4	數(shù)據(jù)庫	MySQL	套	1	甲供，供參考
5	網(wǎng)絡交換機	華為（HUAWEI）S1728GWR-4P-AC，24口千兆交換機	臺	1	甲供，供參考

 

序號	點數(shù)	數(shù)量	名稱	CPU資源	硬盤	帶寬	操作系統(tǒng)版本
1	<1000點	1臺		4核16G	數(shù)據(jù)盤150GSSD	5M	WindowsServer2012數(shù)據(jù)平臺版64位
2	<5000點	2臺	應用服務器	4核16G	數(shù)據(jù)盤150GSSD	6M	WindowsServer2012數(shù)據(jù)平臺版64位
			數(shù)據(jù)服務器	4核16G	數(shù)據(jù)盤200GSSD	1M	WindowsServer2012數(shù)據(jù)平臺版64位
3	<10000點	2臺	應用服務器	8核32G	數(shù)據(jù)盤50GSSD	10M	WindowsServer2012數(shù)據(jù)平臺版64位
			數(shù)據(jù)服務器	4核16G	數(shù)據(jù)盤400GSSD