吳柯霓

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：控制系統(tǒng)的設計在新能源汽車充電樁結構的優(yōu)化中扮演著關鍵角色。因此，本文綜合控制系統(tǒng)設計原理，著重研究充電樁控制系統(tǒng)的開發(fā)與應用要點，涵蓋了線路結構、安全管理等多個方面。通過明確系統(tǒng)的優(yōu)勢，旨在推動國內(nèi)汽車充電樁技術的進一步發(fā)展。

關鍵詞：新能源汽車；充電樁系統(tǒng)；探索

0引言

電力開發(fā)在當代新能源行業(yè)應用中具有重要地位，它滿足了社會對低成本資源和廣泛應用的需求。特別是隨著國內(nèi)新能源汽車等技術的不斷推廣，持續(xù)性電力供應系統(tǒng)的研究成為綜合資源利用的重要方向。

1 新能源汽車充電樁控制系統(tǒng)設計原理

1.1 充電管理與調(diào)度原理

充電樁的控制系統(tǒng)具備管理多個充電樁的能力，以根據(jù)不同車輛的需求合理分配充電資源。這涉及到一系列重要功能，包括實時監(jiān)測電池狀態(tài)，識別連接的車輛，以及智能管理充電功率等。通過這些功能的協(xié)同作用，可以大程度地提高充電效率，確保車輛能夠在短的時間內(nèi)獲得所需的電能，同時避免過度負載和資源浪費。這種智能化的控制系統(tǒng)為新能源汽車的普及和可持續(xù)發(fā)展提供了堅實的支持^[1]。

1.2 通信與數(shù)據(jù)交換原理

控制系統(tǒng)通過通信網(wǎng)絡與充電樁和車輛進行實時數(shù)據(jù)交換。通常采用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術，以及標準通信協(xié)議來實現(xiàn)充電樁與控制系統(tǒng)之間的高效通信。這種通信架構支持遠程監(jiān)控，實時數(shù)據(jù)采集和快速故障診斷。通過遠程監(jiān)控，運營商能夠?qū)崟r監(jiān)測充電樁狀態(tài)、電池充電情況等信息，為運維提供及時反饋和決策支持。同時，數(shù)據(jù)采集還有助于分析充電行為和需求趨勢，為優(yōu)化充電服務提供寶貴數(shù)據(jù)支持。這種通信技術的應用，提高了充電樁的管理效率和可靠性。

1.3 電能管理原理

電能管理在充電樁的運行中扮演著至關重要的角色，旨在確保充電過程的安全性和高效性。控制系統(tǒng)具備智能調(diào)節(jié)電流和電壓的能力，以滿足各種不同車型和電池類型的充電需求。通過實時監(jiān)測電池狀態(tài)和溫度，系統(tǒng)可以動態(tài)調(diào)整電能輸出，防止過載、電池過熱或其他潛在問題的發(fā)生。這種的電能管理不僅有助于延長電池壽命，還提高了充電效率，減少了能源浪費，推動了新能源汽車的普及和發(fā)展。因此，電能管理在充電樁控制系統(tǒng)中的作用不可忽視。

1.4 安全管理原理

安全管理原理在充電樁控制系統(tǒng)中具有極其重要的地位。系統(tǒng)不斷監(jiān)測電池和設備的狀態(tài)，以確保充電過程中不會出現(xiàn)電池泄漏、過壓、過流或其他異常情況，從而保障用戶和設備的安全。此外，為了杜絕潛在風險，實施嚴格的用戶身份驗證和訪問控制，以防止未經(jīng)授權的人員或設備對充電樁進行操作。這種全面的安全管理原則不僅有助于防范潛在危險，還增強了用戶的信任感，促進了新能源汽車的廣泛應用。因此，安全管理在充電樁控制系統(tǒng)設計中扮演著角色^[2]。

1.5 用戶界面原理

用戶界面原理在充電樁控制系統(tǒng)中發(fā)揮著關鍵作用。為了確保用戶操作的便捷性，系統(tǒng)通常配備了直觀的用戶界面，如觸摸屏、手機應用或網(wǎng)頁。通過這些界面，用戶可以輕松選擇不同的充電模式，實時查看充電進度，以及便捷地進行付款等操作。這種用戶友好的設計不僅提升了充電服務的便捷性，還增強了用戶體驗，促進了新能源汽車的普及和使用。因此，用戶界面原理是為了滿足用戶需求和提高充電服務的可用性組成部分。

1.6 智能調(diào)度原理

智能調(diào)度原理在充電樁控制系統(tǒng)中扮演著重要角色，旨在優(yōu)化充電樁的使用率，從而降低充電站的擁堵和高峰期的充電需求。智能調(diào)度的實現(xiàn)需要考慮多種因素，包括電價、充電站的容量、用戶需求等。通過綜合考慮這些因素，系統(tǒng)可以自動調(diào)整充電樁的使用計劃，以大程度地提高充電資源的利用效率，同時降低電力成本。這不僅有助于平衡電網(wǎng)負荷，還改善了用戶充電體驗，促進了新能源汽車的可持續(xù)發(fā)展。因此，智能調(diào)度原理在充電樁控制系統(tǒng)中的應用具有重要意義。

2 新能源汽車充電樁控制系統(tǒng)設計與應用

2.1 汽車充電樁線路控制

首先，汽車充電樁線路控制是充電樁系統(tǒng)中的核心要素之一。它直接涉及到電能傳輸?shù)陌踩院托?。線路控制的首要任務是電能管理，確保充電過程中電流和電壓的穩(wěn)定和可控。這包括實時監(jiān)測電池的狀態(tài)，根據(jù)不同車型和電池類型的需求調(diào)整充電功率，以大程度地提高充電效率。其次，線路控制需要選用合適的線纜和連接器，以減小電阻和能量損失，從而確保電能的高效傳輸。后，線路控制系統(tǒng)還需要具備故障檢測功能，及時發(fā)現(xiàn)并報警任何可能影響充電安全的線路或連接問題?？傊?，汽車充電樁線路控制是為了提供高效、可靠和安全的充電體驗而關鍵要素。

2.2 汽車充電樁檢測控制

首先，汽車充電樁檢測控制是保障充電過程的安全性和有效性的重要環(huán)節(jié)。其首要任務是對電池狀態(tài)進行實時監(jiān)測和診斷。通過監(jiān)測電池的電壓、電流、溫度等參數(shù)，檢測控制系統(tǒng)可以判斷電池的健康狀況，確保充電過程中不會出現(xiàn)過充、過放等問題，從而延長電池壽命。其次，檢測控制系統(tǒng)需要實現(xiàn)對車輛和電池的身份識別，以確保只有授權車輛可以使用充電樁，提高充電站的安全性。后，該系統(tǒng)還應具備故障診斷和報警功能，及時發(fā)現(xiàn)并通知維護人員處理任何可能的設備故障或異常情況，確保充電過程的穩(wěn)定性和可靠性。綜合而言，汽車充電樁檢測控制是為了提供安全、高效和可靠的充電服務而至關重要的組成部分。

2.3 汽車充電樁程序控制

首先，汽車充電樁的程序控制是確保充電過程順利進行的核心要素。該控制系統(tǒng)首要任務是管理充電流程的啟動和結束，以確保充電會在正確的時間開始，并在達到設定目標后自動停止。這涉及到充電樁與車輛之間的通信和協(xié)調(diào)，確保電流和電壓的適當調(diào)整，以滿足電池的充電需求。其次，程序控制系統(tǒng)需要支持多種充電接口和標準，以適應不同類型的新能源汽車。后，該系統(tǒng)還應具備遠程監(jiān)控和追蹤功能，允許運營商遠程管理充電樁的狀態(tài)，進行故障診斷和維護，以提高充電服務的可用性和便捷性。綜合而言，汽車充電樁的程序控制是為了實現(xiàn)充電的智能化、標準化和便捷化部分^[3]。

2.4 汽車充電樁安全控制

充電樁的程序控制在新能源汽車充電系統(tǒng)中發(fā)揮著關鍵作用。首先，它確保了充電過程的安全和可控。通過程序控制，充電樁可以實現(xiàn)對電流和電壓的準確調(diào)節(jié)，以滿足不同電池類型和充電需求。充電過程的啟動和停止也可以控制，確保充電的順利進行，同時避免了過充或過放等危險情況。其次，程序控制系統(tǒng)需要支持多種充電接口和標準。隨著不同類型的新能源汽車興起，充電接口和充電標準也各異。因此，控制系統(tǒng)具備兼容性，能夠適應各種充電需求，無論是快充、慢充還是超級充電站。后，遠程監(jiān)控和追蹤功能是程序控制系統(tǒng)的重要組成部分。這些功能允許運營商遠程監(jiān)控充電樁的狀態(tài)，包括是否正常運行、是否發(fā)生故障等。遠程診斷和維護也可以通過程序控制實現(xiàn)，以提高充電服務的可用性和便捷性，減少了故障維修的停機時間。

3安科瑞充電樁收費運營云平臺

3.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱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)的電動電動自行車充電站以及各個充電整法行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實時監(jiān)控充電樁運行狀態(tài)，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(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

3.2應用場所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎設施設計。

3.3系統(tǒng)結構

3.3.1系統(tǒng)分為四層：

1）即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡傳輸層、數(shù)據(jù)層和客戶端層。

2）數(shù)據(jù)采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協(xié)議為標準modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù)，并進行電能計量和保護。

3）網(wǎng)絡傳輸層：通過4G網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務器。

4）數(shù)據(jù)層：包含應用服務器和數(shù)據(jù)服務器，應用服務器部署數(shù)據(jù)采集服務、WEB網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務器部署實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎數(shù)據(jù)庫。

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

小區(qū)充電平臺功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實時監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計分析、基礎數(shù)據(jù)管理等功能，同時為運維人員提供運維APP，充電用戶提供充電小程序。

4安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能

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(tài)、設備使用率、充電次數(shù)、充電時長、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進行統(tǒng)計顯示，同時可查看每個站點的站點信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統(tǒng)一管理小區(qū)充電樁，查看設備使用率，合理分配資源。

4.2實時監(jiān)控

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

4.3交易管理

平臺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(qū)用戶每日的充電交易詳細信息。

4.4故障管理

設備自動上報故障信息，平臺管理人員可通過平臺查看故障信息并進行派發(fā)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后將結果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題。

4.5統(tǒng)計分析

通過系統(tǒng)平臺，從充電站點、充電設施、充電時間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統(tǒng)計信息、能耗統(tǒng)計信息等。

4.6基礎數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺建立運營商戶，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、價格策略、折扣、優(yōu)惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、凍結和解綁。

4.7運維APP

面向運維人員使用，可以對站點和充電樁進行管理、能夠進行故障閉環(huán)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(shù)設置，同時可接收故障推送。

4.8充電小程序

面向充電用戶使用，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系統(tǒng)硬件配置

6結語

綜合以上論述，新能源汽車充電樁控制系統(tǒng)的設計是優(yōu)化和調(diào)節(jié)社會能源供應體系的理論總結。在此基礎上，本文通過探討汽車充電樁的線路控制、檢測控制、程序控制以及安全控制等方面，分析了新能源汽車充電樁控制系統(tǒng)的實施方式。因此，本研究成果有望為推廣綠色發(fā)展理念提供新的思路和方法。

參考文獻

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[4]趙岐，蔡陶亮，胡澤，左建，趙紓杰.新能源汽車充電樁系統(tǒng)探索

[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2023.13版.

作者簡介

吳柯霓，女，安科瑞電氣股份有限公司，從事電氣相關物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)研發(fā)工作