智能充電運行管理系統在電動汽車充電站的應用

李 芳，潘 熙，周新芳

（1.揚州供電公司，江蘇 揚州 225009；2.漢中供電局，陜西 漢中 723000）

1 電動汽車充電設施

電動汽車充電設施主要包括平面充電站（換電站）、立體充電站和交流充電樁。充電方式主要有整車充電、電池更換2種方式。整車充電是指不拆卸電池，直接對車輛充電；更換電池是通過更換電池快速實現電動汽車能量補給。其中整車充電方式根據電動汽車電能供給方式又分為直流充電和交流充電方式。

交流充電方式是通過交流充電樁給車載充電機提供一個穩定的交流電源，通過車載充電器給電池組充電。由于能量的限制，交流最大可做到10 kW左右，因此充電時間比較長。直流充電方式是通過直流充電機將電網交流電能變換為大功率直流電能，采用傳導方式為電動汽車動力電池充電，主要用于大型車輛的常規充電和快速充電，以及中小型車輛的快速充電。

2 充電監控系統建設的必要性

2.1 保障電動汽車動力電池的安全

目前純電動汽車多用鋰電池作為電能存儲單元。鋰電池對充電要求比較高，充電過程控制不好，會造成電池永久損壞，甚至引起電池爆炸，因此有必要將電池管理系統與充電機之間建立聯系，實時監測電池信息，并采用充電機的保護措施，有效保障鋰電池的安全。

2.2 提高充電設施自動化管理水平

電動汽車充電設施由大量的一次、二次電氣設備及充電機組成，如果通過人工來管理，不但安全系數低，而且費時費力，所以有必要實現設備運行和管理的自動化。

2.3 保障電網安全運行

電動汽車充電設施是智能電網的一個典型用電設備，如果協調不好，無序充電得不到有效控制，將會出現“峰上加峰”現象，增大電網調峰難度，加大輸配電網建設的壓力，因此需要建設監控系統，與上級監控系統實時交互數據，實現最優化的充電模式，提高電網的穩定性，提升電能質量。

3 應用實例

全國第一個配置營業廳的大型電動汽車充電站——江蘇揚州吳州路充電站設有3臺大型直流充電機、4臺中型直流充電機、10個交流充電樁，可同時為3輛大型車、4輛中型車、10輛小型車提供快充、慢充、定時、定金額、定電量等多種個性化充電。

揚州吳州路充電站采用的是由國網電力科學研究院自主研發的CEV1000智能充電運行管理系統，整套系統由交流充電樁、直流充電機、配電系統保護測控裝置、監控后臺、安防監控系統、計量計費系統，有源濾波及無功補償裝置及直流電源系統組成，在統一軟件平臺上實現了配電監控、充電監控、計量計費和安防系統的有機融合。

3.1 系統功能簡介

3.1.1 充電監控功能

（1）交流充電樁充電監控功能

實時采集充電樁的狀態量、模擬量，如：跳合閘狀態，急停狀態，充電連接狀態，電流、電壓值，同時具備過壓、欠壓、過負荷的保護功能。

（2）直流充電機充電監控功能

充電機監控系統通過CAN網與電動汽車電池管理系統通信，以此判斷電池類型，獲得動力電池系統參數、充電前和充電過程中動力電池的狀態參數，確保充電過程中蓄電池的溫度、充電電壓和充電電流不超過允許值。同時，充電機又作為被監控設備，通過CAN網或工業以太網與充電站監控系統通信，上傳充電機和動力電池的工作狀態、工作參數、故障報警等信息，并接受充電站監控系統的控制命令，執行遙控動作。圖1為充電機監控截圖。

圖1 充電機監控系統截圖

3.1.2 配電監控系統

配電監控系統包括測控和保護2個部分，并通過通信管理機實現與充電站監控后臺的通信，實時監視充電站內供電系統設備的運行情況，實現數據雙向交互，圖2為配電監控截圖。

圖2 配電監控系統截圖

3.1.3 計量計費系統

計量計費系統主要實現充電卡發行、充值、管理，實時顯示充電設施運行情況等功能，為充電設施的商業化運營提供技術平臺。

3.1.4 安防監控系統

安防系統完成充電站的視頻監控以及門禁和周界安全的監控，通過后臺監控系統獲取配電系統監控及充電設施的相關告警信息，用以完成視頻聯動監控。

3.2 組網方式

直流充電機通過CAN網與電動汽車電池管理系統通信，獲取電池的實時信息，同時作為被監控設備，通過CAN-ETH通信終端，與充電站監控后臺通信；交流充電樁、配電系統監控裝置通過通信管理機與充電站監控后臺通信；安防系統通過以太網與充電站監控后臺通信，實現安防系統的聯動功能。

4 結束語

隨著電動汽車產業化的不斷推進，監控系統在充電設施建設中的作用將日益顯著，不僅能滿足充電設施基本功能，而且將全面提高充電設施的智能化、自動化水平，達到無人或少人值守運行，實現充電設施經濟、安全、高效運行。

［1］ 陳清泉，孫立清.電動汽車的現狀和發展趨勢［J］.科技導報，2005，23（4）：24-28.

［2］ 王云艷，姜久春，牛利勇.電動汽車充電站管理系統［J］.微機發展，2005，15（11）：57-59.

［3］ 康繼光，衛振林，程丹明，等.電動汽車充電模式與充電站建設研究［J］.電力需求側管理，2009，11（5）：64-66.

［4］ 畢軍，關偉，申金升.公交電動汽車運行智能管理系統［J］.公路交通科技，2005，22（7）：131-134.