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    電動(dòng)汽車充電樁監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

    更新時(shí)間:2023-07-10      點(diǎn)擊次數(shù):503

    安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

    摘要:針對(duì)當(dāng)前電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航能力嚴(yán)重不足以及不能及時(shí)充電的問題,將電力電子變流技術(shù)、智能監(jiān)控技術(shù)、REIP無線射頻技術(shù)及CAN總線技術(shù)應(yīng)用到電動(dòng)汽車智能充電樁的設(shè)計(jì)與研究中。開展了無人值守的智能電動(dòng)車充電樁的現(xiàn)實(shí)依據(jù)和理論可行性分析,提出了一種兼?zhèn)銫AN總線網(wǎng)絡(luò)通訊功能和無人值守功能的電動(dòng)汽車智能充電樁的軟件設(shè)計(jì)方法和硬件結(jié)構(gòu)組成方案,把每個(gè)電動(dòng)汽車智能充電樁視為一個(gè)智能節(jié)點(diǎn),建立了上位機(jī)組態(tài)監(jiān)控和下位機(jī)數(shù)據(jù)采集相互結(jié)合的系統(tǒng)整體框架。在組態(tài)軟件MCGS上對(duì)電動(dòng)汽車智能充電樁的人機(jī)交互界面進(jìn)行了模擬演示試驗(yàn),并對(duì)電池充電過程中的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行了采集與分析。研究結(jié)

    果表明:電動(dòng)汽車智能充電樁能夠快速地為電動(dòng)汽車充電,并且具備完善的遠(yuǎn)程通信和監(jiān)控功能,保證了電動(dòng)汽車的續(xù)航能力。

    關(guān)鍵詞:電動(dòng)汽車;充電樁;REIP無線射頻;智能監(jiān)控;CAN總線

    0引言

    常規(guī)石化燃料的使用在對(duì)大氣造成了很大程度的污染的同時(shí),其作為一種重要能源,儲(chǔ)量也越來越少。目前,很多國家和科研機(jī)構(gòu)正在致力于電動(dòng)汽車的研發(fā)與生產(chǎn),我國在電動(dòng)汽車行業(yè)起步早、發(fā)展快,發(fā)展電動(dòng)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(shì)。電動(dòng)汽車憑借其低污染、低噪音、駕駛簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)一度成為人們關(guān)注的焦點(diǎn),但是電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航能力弱以及充電不方便等缺點(diǎn)也成為限制大范圍使用的障礙。目前,電動(dòng)汽車采用蓄能電池作為動(dòng)力來源,當(dāng)電壓較低時(shí),就要進(jìn)行電能補(bǔ)給,否則性能會(huì)受到很大影響。目前,國內(nèi)有很多充電模式,例如:電池組快速更換、快速充電以及常規(guī)充電等,但是動(dòng)力電池體積大、重量大、更換不方便舊J。電動(dòng)汽車智能充電樁不僅能夠解決電動(dòng)汽車隨時(shí)隨地充電的問題,還能夠?qū)?dòng)力電池進(jìn)行維護(hù),具有人性化的人機(jī)交互界面和完善的通訊能力,確保了用戶操作簡(jiǎn)便,實(shí)現(xiàn)了智能化。本研究將電力電子變流技術(shù)、智能監(jiān)控技術(shù)、REIP無線射頻技術(shù)等應(yīng)用到電動(dòng)汽車智能充電樁的設(shè)計(jì)與研究中。

    1 電動(dòng)汽車(EV)的充電方法和建設(shè)充電樁監(jiān)控系統(tǒng)的必要性

    目前,電動(dòng)汽車(EV)充電的方法主要有:

    (1)交流充電。由電網(wǎng)提供220 V或者380 V交流電源,經(jīng)過車載充電裝置的濾波、整流和保護(hù)等功能,實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車蓄電池的充電過程。這種充電方法充電時(shí)間較長,充電功率較小,適合小型純電動(dòng)車以及混合動(dòng)力運(yùn)行的汽車。

    (2)直流充電。這種充電方式是由地面提供直流電源,直接為車上的蓄電池進(jìn)行充電,省去了車載充電裝置,有利于車身自重的減輕。地面充電機(jī)一般功率較大,能實(shí)現(xiàn)快速充電。適合電動(dòng)公交車等大型電動(dòng)汽車。

    (3)更換電池組。這種充電方法為每一輛電動(dòng)汽車準(zhǔn)備了兩組蓄電池,一組為電動(dòng)汽車提供電源的同時(shí),另一組處于地面充電狀態(tài),當(dāng)車載電池組電量不足的時(shí)候,可以及時(shí)地拆下并更換已經(jīng)充足電量的電池組。這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)較短時(shí)間的充電過程。但是需要建設(shè)大量的電池更換站,需要大量人員進(jìn)行維護(hù)。投資成本大,智能化程度低,不予采用。

    (4)非接觸式充電。這種充電方式需要在路面上嵌入電氣元件,并且能夠和車輛進(jìn)行隨時(shí)接觸,這樣在車輛行駛的過程中才能夠?qū)崿F(xiàn)隨時(shí)充電,不用受到充電地點(diǎn)的限制。這種充電方式目前還沒有引起人們足夠的注意和興趣,不予采用。

    對(duì)建設(shè)充電樁監(jiān)控系統(tǒng)的必要性分析如下:

    隨著社會(huì)科技力量的不斷強(qiáng)大,電動(dòng)車以其噪音小的優(yōu)勢(shì)會(huì)逐漸地被人們所認(rèn)可。建設(shè)龐大的充電系統(tǒng)的一部分,就如同現(xiàn)在的汽車加油站一樣,遍地可見。同時(shí),現(xiàn)在的電動(dòng)車輛電池大部分采用能效比較高、體積較小的鋰離子蓄電池作為能源電池。鋰離子電池對(duì)充放電的要求較高,如果沒有相應(yīng)的監(jiān)控方式,就會(huì)對(duì)電池造成不可修復(fù)的損害,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)危及到人們的人身安全。

    2 電動(dòng)汽車(EV)充電樁監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能

    2.1 充電樁建設(shè)的兩種可行模式

    1. 建設(shè)交流充電樁。在小區(qū)停車場(chǎng)建設(shè)交流充電樁,采用220 V或者390 V交流電壓,這兩種電壓等級(jí)容易獲得。經(jīng)過地面充電樁,可以為家用電動(dòng)汽車或者環(huán)衛(wèi)清潔車等小型電動(dòng)汽車充電,這種交流充電樁的優(yōu)勢(shì)就是可以利用車輛夜間閑置的時(shí)間進(jìn)行充電。

    (2)建設(shè)直流充電樁。在電動(dòng)公交車站或者大型電動(dòng)汽車的場(chǎng)合建設(shè)直流充電樁,可以快速地完成車輛充電過程。這種充電樁的功率較大,對(duì)電網(wǎng)會(huì)進(jìn)行一定的沖擊,所以在建設(shè)的時(shí)候需要考慮對(duì)電網(wǎng)的保護(hù)措施。本研究只要考慮交流220 V、380 V充電樁的監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

    2.2監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能

    監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能包括:

    (1)具備IC卡識(shí)別功能,通過手持Ic卡進(jìn)行充電樁的激活和計(jì)費(fèi)功能。

    (2)具備對(duì)充電樁交流電源的電壓和電流的檢測(cè)和保護(hù)功能。

    (3)具備對(duì)電池的充電狀態(tài)、充電電壓、充電電流、充電階段進(jìn)行監(jiān)控的功能。

    (4)具備通信功能,能夠和上級(jí)管理層進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)交換。

    (5)具備電池智能維護(hù)的功能,能夠在充電過程中,對(duì)電池進(jìn)行檢測(cè),適度維護(hù)電池。


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