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    云計算平臺的電動汽車充電樁設(shè)計與實現(xiàn)

    更新時間:2023-10-20      點擊次數(shù):390

    1基于云計算平臺的電動汽車充電樁系統(tǒng)的概述

    本系統(tǒng)是基于云計算平臺基礎(chǔ)上,開發(fā)的一種智能充電設(shè)備,用以完成為電動汽車電池充電操作,并實現(xiàn)充電樁的有序充電管理,實現(xiàn)充電過程的規(guī)劃、監(jiān)控、計費和調(diào)度管理。

    該系統(tǒng)包含了云客戶端、通信模塊、監(jiān)控模塊以及人機(jī)交互裝置四個方面,通過互聯(lián)網(wǎng)來實現(xiàn)對于充電的相關(guān)服務(wù)。云客戶端即中央處理器設(shè)備,是整個設(shè)備的核心部分,采用超低功IntelPentiumM處理器WindowsXPEmbedded多任務(wù)嵌入式操作系統(tǒng),具有32位計算體系結(jié)構(gòu),以及保護(hù)的內(nèi)存模型,能夠滿足信息采集記錄、信息查詢顯示,監(jiān)控、通信和急停控制等多任務(wù)的并行執(zhí)行。通信模塊能夠通GPRS、3/4GWIFI等網(wǎng)絡(luò)來將云服務(wù)器端的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換到云客戶端上,方便了客戶的查閱和了解。監(jiān)控模塊實現(xiàn)了對于充電過程中的數(shù)據(jù)的采集,并能對充電樁在運行過程中的各種信息加以控制。人機(jī)交換設(shè)備包括觸摸屏、打印機(jī)和讀卡器等,通過觸摸屏輸入控制命令,包括設(shè)備配置、操作命令輸入等操作,并顯示處理結(jié)果;通過打印機(jī)打印票;通過讀卡器IC卡數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫操作。

    2基于云計算平臺的電動汽車充電樁系統(tǒng)的設(shè)計

    2.1設(shè)計方案

    基于云計算平臺的電動汽車充電樁系統(tǒng)實現(xiàn)對于電動汽車充電過程中的監(jiān)控、計費和記錄數(shù)據(jù)的管理,降低了大量充電樁的使用對于電網(wǎng)造成的影響。這一設(shè)計方案使得電動汽車的充電過程更加安全,方便了客戶對于電動汽車的充電。另外,充電樁具有安全性高,維護(hù)、擴(kuò)展和功能增加方便的優(yōu)點。

    2.2云客戶端

    云客戶端采用WindowsXPEmbedded操作系統(tǒng),使云客戶端的應(yīng)用程序能夠同時進(jìn)行操作,提高了云客戶端的處理能力。其一,客戶在充電樁中輸入操作命令之后,云客戶端能夠?qū)⒋嗣顐鬟_(dá)到云服務(wù)端。云服務(wù)端通過對所使用的充電樁的參數(shù)的分析來實現(xiàn)對于客戶的電動汽車的充電。另外,云服務(wù)端能夠?qū)崿F(xiàn)對于充電樁的規(guī)劃,使充電樁的充電過程得*效管理;其二,將充電樁的部署配置信息上傳到云服務(wù)器端進(jìn)行保存,維修或更換設(shè)備時從云服務(wù)器端下載相應(yīng)的部署配置信息并應(yīng)用;其三,云服務(wù)端能夠存儲云客戶端的充電監(jiān)控數(shù)據(jù)信息。在數(shù)據(jù)信息傳遞的過程中,云客戶端采用了端對端的通信模式。這種通信模式提高了數(shù)據(jù)信息的安全性,使得客戶的充電數(shù)據(jù)信息更加的安全;其四,充電結(jié)束后計量信息上傳至云服務(wù)器端并由云服務(wù)器端結(jié)合所處區(qū)域、充電時間、充電方式和分時電價等參數(shù)進(jìn)行計價計算,并自動下發(fā)至充電樁進(jìn)行扣款操作。另外,云服務(wù)器端可以將費用直接下發(fā)到充電樁的裝置上,使充電樁能夠自動對客戶的讀卡器實現(xiàn)扣款。

    2.3監(jiān)控模塊

    監(jiān)控板包括模擬量采集單元、開關(guān)量采集單元和輸出控制單元,三者通RS485方式與云客戶端雙向通信連接。工業(yè)級串口采12路數(shù)字/開關(guān)量輸入控制、8路繼電器輸出控制,防雷擊,抗強(qiáng)干擾,全光電隔離數(shù)字量,用于實時監(jiān)控充電樁各種開關(guān)量信號的狀態(tài)。CAN總線的作用下,電池監(jiān)控模塊能夠?qū)崿F(xiàn)對于客戶的電動汽車電池數(shù)據(jù)的讀取。CAN總線通過與云客戶端的連接,能夠監(jiān)測到客戶的充電電池的各個參數(shù)情況,實現(xiàn)了對于充電的整個過程的控制管理。CAN總線、RS485與云客戶端的連接能夠?qū)崿F(xiàn)對于充電機(jī)上的數(shù)據(jù)的讀取。充電機(jī)上的各個參數(shù)也能夠通過這種連接被時刻的進(jìn)行監(jiān)測,提高了整個充電過程的可靠性和安全性。充電機(jī)監(jiān)控模塊能夠?qū)崿F(xiàn)對于整個充電過程的控制管理。采用靜止式交流有功電能表,安裝在充電樁輸出端與充電機(jī)之間,通RS232方式與云客戶端連接,可計量基波有功總電能和各費率有功電能,計量奇次庇波電能。

    3基于云計算平臺的電動汽車充電樁系統(tǒng)的實現(xiàn)

    首先,基于云計算平臺的電動汽車充電樁通過云服務(wù)器端來對客戶所用的充電樁進(jìn)行監(jiān)控。在實際應(yīng)用中,云服務(wù)器端能夠降低充電樁的大量使用對于電網(wǎng)所造成的影響,提高了充電過程的安全性;其次,使用基于云計算平臺的電動汽車充電樁,實現(xiàn)了將充電過程數(shù)據(jù)全部上傳,既保證數(shù)據(jù)安全也便于對設(shè)備運行進(jìn)行監(jiān)控;同時由云服務(wù)器端綜合考慮用電時間、區(qū)域和方式等多方面因素進(jìn)行計費,保證計費準(zhǔn)確性與合理性;然后,基于云計算平臺的電動汽車充電樁可以把充電樁的充電設(shè)備的配置信息通過云客戶端上傳導(dǎo)云服務(wù)器端進(jìn)行存儲。當(dāng)維修人員需要對充電樁進(jìn)行維修時,可以直接從云服務(wù)器端實現(xiàn)對于配置信息的下載,不需要再對信息進(jìn)行重新配置。另外,基于云計算平臺的電動汽車充電樁系統(tǒng)通過對于模塊化的使用使得系統(tǒng)具有一定的靈巧性。這在一定程度上有利于維修人員對于充電樁的維護(hù)并且能夠在后期實現(xiàn)對于充電樁的功能的增加和擴(kuò)展,使得人們對于充電樁的操作更加方便。

    4 安科瑞充電樁收費運營云平臺

    4.1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(shù)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(jìn)行充電服務(wù)、支付管理,交易結(jié)算,資要管理、電能管理,明細(xì)查詢等。同時對充電機(jī)過溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)輸/輸出過壓,欠壓,絕緣低各類故障進(jìn)行預(yù)警;充電樁支持以太網(wǎng)、4GWIFI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。

    4.2應(yīng)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(xué)校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計。

    4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    img1 

    4.3.1系統(tǒng)分為四層:

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

    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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行電能計量和保護(hù)。

    3)網(wǎng)絡(luò)傳輸層:通4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

    4)數(shù)據(jù)中心層:包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器,應(yīng)用服務(wù)器部署數(shù)據(jù)采集服務(wù)WEB網(wǎng)站,數(shù)據(jù)服務(wù)器部署實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。

    5)應(yīng)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(shè)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(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能,同時為運維人員提供運APP,充電用戶提供充電小程序。

    4.4安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能

    4.4.1智能化大屏

    智能化大屏展示站點分布情況,對設(shè)備狀態(tài)、設(shè)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(jìn)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(shè)備使用率,合理分配資源。

    img2 

    4.4.2實時監(jiān)控

    實時監(jiān)視充電設(shè)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/電流,充電樁告警信息等。img3

    4.4.3交易管理

    平臺管理人員可管理充電用戶賬戶,對其進(jìn)行賬戶進(jìn)行充值、退款、凍結(jié)、注銷等操作,可查看小區(qū)用戶每日的充電交易詳細(xì)信息。

    img4 

    4.4.4故障管理

    設(shè)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(jìn)行派發(fā)處理,同時運維人員可通過運APP收取故障推送,運維人員在運維工作完成后將結(jié)果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題。

    img5 

    4.4.5統(tǒng)計分析

    通過系統(tǒng)平臺,從充電站點、充電設(shè)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。

     

    img6 

    4.4.6基礎(chǔ)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(shè)施,維護(hù)充電設(shè)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(jié)和解綁。img7

    4.4.7APP

    面向運維人員使用,可以對站點和充電樁進(jìn)行管理、能夠進(jìn)行故障閉環(huán)處理、查詢流量卡使用情況、查詢充\充值情況,進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置,同時可接收故障推送

    img8img9 

    4.4.8充電小程序

    面向充電用戶使用,可查看附近空閑設(shè)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。

    img10img11 

    4.5系統(tǒng)硬件配置

    類型

    型號

    圖片

    功能

    安科瑞充電樁收費運營云平臺

    AcrelCloud-9000

    img12 

    安科瑞響應(yīng)國家節(jié)能環(huán)保、綠色出行的號召,為廣大用戶提供慢充和快充兩種充電方式壁掛式、落地式等多種類型的充電樁,包含智7kW交流充電樁,30kW壁掛式直流充電樁,智60kW/120kW直流一體式充電樁等來滿足新能源汽車行業(yè)快速、經(jīng)濟(jì)、智能運營管理的市場需求,提供電動汽車充電軟件解決方案,可以隨時隨地享受便捷高效安全的充電服務(wù),微信掃一掃、微信公眾號、支付寶掃一掃、支付寶服務(wù)窗,充電方式多樣化,為車主用戶提供便捷、高效、安全的充電服務(wù)。實現(xiàn)對動力電池快速、高效、安全、合理的電量補(bǔ)給,能計時,計電度、計金額作為市民購電終端,同時為提高公共充電樁的效率和實用性。

    互聯(lián)網(wǎng)版智能交流樁

    AEV-AC007D

    img13 

    額定功7kW,單相三線制,防護(hù)等IP65,具備防雷

    保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測、智能計量、遠(yuǎn)程升級,支持刷卡、掃碼、即插即用。

    通訊方4G/wifi/藍(lán)牙支持刷卡,掃碼、免費充電可選配顯示屏

    互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁

    AEV-DC030D

     

    img14 

    額定功30kW,三相五線制,防護(hù)等IP54,具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測、智能計量、恒流恒壓、電池保護(hù)、遠(yuǎn)

    程升級,支持刷卡、掃碼、即插即用

    通訊方式4G/以太網(wǎng)

    支持刷卡,掃碼、免費充電

    互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁

    AEV-DC060S

    img15 

    額定功60kW,三相五線制,防護(hù)等IP54,具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測、智能計量、恒流恒壓、電池保護(hù)、遠(yuǎn)程升級,支持刷卡、掃碼、即插即用

    通訊方式4G/以太網(wǎng)

    支持刷卡,掃碼、免費充電

    互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁

    AEV-DC120S

     

    img16 

    額定功120kW,三相五線制,防護(hù)等IP54,具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測、智能計量、恒流恒壓、電池保護(hù)、遠(yuǎn)程升級,支持刷卡、掃碼、即插即用

    通訊方式4G/以太網(wǎng)

    支持刷卡,掃碼、免費充電

    10路電瓶車智能充電樁

    ACX10A系列

    img17 

    10路承載電25A,單路輸出電3A,單回路功1000W,總功5500W。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識別、遠(yuǎn)程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。

    ACX10A-TYHN:防護(hù)等IP21,支持投幣、刷卡,掃碼、免費充電

    ACX10A-TYN:防護(hù)等IP21,支持投幣、刷卡,免費充電

    ACX10A-YHW:防護(hù)等IP65,支持刷卡,掃碼,免費充電

    ACX10A-YHN:防護(hù)等IP21,支持刷卡,掃碼,免費充電

    ACX10A-YW:防護(hù)等IP65,支持刷卡、免費充電

    ACX10A-MW:防護(hù)等IP65,僅支持免費充電

    2路智能插座

    ACX2A系列

    img18 

    2路承載電20A,單路輸出電10A,單回路功2200W,總功4400W。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識別、遠(yuǎn)程升級、功率識別,報警上報。

    ACX2A-YHN:防護(hù)等IP21,支持刷卡、掃碼充電

    ACX2A-HN:防護(hù)等IP21,支持掃碼充電

    ACX2A-YN:防護(hù)等IP21,支持刷卡充電

    20路電瓶車智能充電樁

    ACX20A系列

    img19 

    20路承載電50A,單路輸出電3A,單回路功1000W,總功11kW。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識別、遠(yuǎn)程升級、功率識別,報警上報。

    ACX20A-YHN:防護(hù)等IP21,支持刷卡,掃碼,免費充電

    ACX20A-YN:防護(hù)等IP21,支持刷卡,免費充電

    落地式電瓶車智能充電樁

    ACX10B系列

    img20 

    10路承載電25A,單路輸出電3A,單回路功1000W,總功5500W。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識別、遠(yuǎn)程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。

    ACX10B-YHW:戶外使用,落地式安裝,包1臺主機(jī)5根立柱,支持刷卡、掃碼充,不帶廣告屏

    ACX10B-YHW-LL:戶外使用,落地式安裝,包1臺主機(jī)5根立柱,支持刷卡、掃碼充電。液晶屏支U盤本地投放圖片及視頻廣告

    智能邊緣計算網(wǎng)關(guān)

    ANet-2E4SM

     

    img21 

    4RS485 串口,光耦隔離,2路以太網(wǎng)接口,支ModbusRtu、ModbusTCPDL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004OPC UA、ModbusTCP(主、從)、104(主、從)、建筑能耗、SNMP、MQTT;(主模塊)輸入電源DC 12 V 36 V 。支4G擴(kuò)展模塊485擴(kuò)展模塊。

    擴(kuò)展模ANet-485

    M485模塊4路光耦隔RS485

    擴(kuò)展模ANet-M4G

    M4G模塊:支4G全網(wǎng)通

    導(dǎo)軌式單相電表

    ADL200

    img22 

    單相電參UI、PQ、S、PF、F測量,輸入電流1080A

    電能精度1

    Modbus645協(xié)議

    證書MID /CE認(rèn)證

    導(dǎo)軌式電能計量表

    ADL400

     

    img23 

    三相電參U、I、PQ、S、PFF測量,分相總有功電能,總正反向有功電能統(tǒng)計,總正反向無功電能統(tǒng)計;紅外通訊;電流規(guī)格:經(jīng)互感器接16A,直接接3×1080A,有功電能精0.5S級,無功電能精2

    證書MID /CE認(rèn)證

    無線計量儀表

    ADW300

    img24 

    三相電參U、IP、QS、PF、F測量,有功電能計量(正、反向)、四象限無功電 、總諧波含量、分次諧波含量231 ;A、B、C、N四路測溫1路剩余電流測量;支RS485/LoRa/2G/4G/NBLCD顯示;有功電能精度0.5S 證書CPA/CE認(rèn)證

    導(dǎo)軌式直流電表

    DJSF1352-RN

    img25 

    直流電壓、電流、功率測量,正反向電能計量,復(fù)費率電能統(tǒng)計,SOE事件記:8LCD:紅外通:電壓輸入較1000V,電流外接分流器接(75mV)或霍爾元件接(0-5V);電能精11485通訊,1路直流電能計AC/DC85-265V供電

    證書MID/CE認(rèn)證

    面板直流電表

    PZ72L-DE

    img26 

    直流電壓、電流、功率測量,正反向電能計:紅外通:電壓輸*1000V,電流外接分流器接·(75mV)或霍爾元件接(0-20mA0-5V);電能精1

    證書CE認(rèn)證

    電氣防火限流式保護(hù)器

    ASCP200-63D

    img27 

    導(dǎo)軌式安裝,可實現(xiàn)短路限流滅弧保護(hù)、過載限流保護(hù)、內(nèi)部超溫限流保護(hù)、過欠壓保護(hù)、漏電監(jiān)測、線纜溫度監(jiān)測等功;1RS485通訊1NB4G無線通();額定電流0~63A,額定電流菜單可設(shè)。

    5結(jié)語

    總之,電動汽車充電樁采用這種全新的云計算平臺不僅在安全性、穩(wěn)定性方面有較大的提高,在大規(guī)模數(shù)據(jù)的并行批量處理、海量數(shù)據(jù)的存儲、設(shè)備容錯和故障恢復(fù)能力等問題上也有了很大改進(jìn),不僅提高了計算效果,同時提升了整個充換電站的安全等級,解決了阻礙充電站發(fā)展的一個瓶頸問題。

    參考文獻(xiàn):

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    [7]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手.2022.05.

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