電動汽車充電設(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例研究

彭龍鋒

摘 要：電動汽車產(chǎn)業(yè)要想實(shí)現(xiàn)市場化，電動汽車充電站是最重要的配套設(shè)施，它能夠?yàn)殡妱悠囂峁┧璧哪茉?。因此，為了推動電動汽車產(chǎn)業(yè)不斷向好發(fā)展，必須不斷完善電動汽車的充電設(shè)施，加大充電站的建設(shè)力度。

關(guān)鍵詞：電動汽車；配套設(shè)施；監(jiān)控系統(tǒng)；充電站

中圖分類號：TM910.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.03.112

1 電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，世界各國都在推行電動汽車，并且為了促進(jìn)電動汽車行業(yè)的發(fā)展，特別制定了一系列的管理方案。隨著電動汽車行業(yè)的發(fā)展，世界各國也開始建設(shè)電動汽車充電設(shè)施。目前，美國選擇了5個州為首批電動汽車充電設(shè)施建設(shè)的試點(diǎn)，主要設(shè)置了2種充電方式——家用充電和公用充電；英國則打算到2015年建設(shè)完成25 000個電動汽車充電站；葡萄牙和法國等一些歐洲國家則計(jì)劃在全國范圍內(nèi)建設(shè)電動汽車充電設(shè)施，使它們形成一個完整的充電網(wǎng)絡(luò)；而日本現(xiàn)在已經(jīng)建設(shè)了155 個電動汽車充電站。

2 管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

目前，我國電動汽車充電設(shè)施并沒有開展商業(yè)運(yùn)營，只是為一些特定的對象服務(wù)。比如，公交線路的電動汽車充電站，它屬于公交公司內(nèi)部的充電站，只服務(wù)于電動公交，并不向社會開放?，F(xiàn)階段，我國尚不具備成熟的電動汽車運(yùn)營系統(tǒng)，一切都處于摸索階段，還沒有形成完善的機(jī)制?，F(xiàn)在的管理系統(tǒng)只能管理充電站或電動汽車，不能對它們進(jìn)行統(tǒng)一的管理。因此，電動汽車產(chǎn)業(yè)近期的主要任務(wù)就是研究、開發(fā)出一套完整的監(jiān)控系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)電動汽車產(chǎn)業(yè)和電動汽車充電設(shè)施的發(fā)展。在電動汽車領(lǐng)域，基于物聯(lián)網(wǎng)的管理方法正在試用階段，而北京、天津和杭州等城市雖然已經(jīng)設(shè)立了運(yùn)營管理系統(tǒng)，但還沒有實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。所以，我國還應(yīng)加大對電動汽車產(chǎn)業(yè)的管理力度，制訂一套完整的管理方案，建立健全電動汽車產(chǎn)業(yè)的管理監(jiān)控系統(tǒng)。

未來，電動汽車會越來越普及，為了更好地管理電動汽車行業(yè)，要加大電動汽車充電站的建設(shè)力度，以確保能源及時供給。同時，要建立健全電動汽車管理系統(tǒng)，統(tǒng)一管理電動汽車的生產(chǎn)經(jīng)營和電動汽車充電設(shè)施的安全保護(hù)，使我國電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展得越來越好。

3 充電設(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)分析

3.1 監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的必要性

3.1.1 保證電池充電的安全性

目前，我國的電動汽車產(chǎn)業(yè)一般選用鋰離子蓄電池作為供給能源。雖然鋰離子蓄電池的電能比較強(qiáng)，使用時間較長，但是，在充電時對其有較高的要求。在充電過程中，如果控制不好就會對鋰離子蓄電池造成永久的損傷，甚至?xí)l(fā)生電池爆炸事故。因此，電動汽車充電站的監(jiān)控系統(tǒng)必須具備實(shí)時監(jiān)控鋰離子蓄電池和充電設(shè)備的功能，確保在電池充電過程中不會發(fā)生意外爆炸的情況，也不會損壞電動汽車的電池。根據(jù)這種情況，我國電動汽車充電站可以選用智能充電機(jī)，這樣可以有效保證鋰離子蓄電池充電的安全性，也可以延長鋰離子蓄電池的使用壽命。

3.1.2 提高充電站的運(yùn)營管理水平

電動汽車充電站是保證電動汽車正常行駛的關(guān)鍵，是電動汽車所需能源的供給處。由于充電站的設(shè)備較多，人工無法有效地完成這些設(shè)備的管理工作，所以，為了使電動汽車能夠正常使用，充電站必須采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對充電站設(shè)備的管理，實(shí)現(xiàn)電動汽車充電站管理、運(yùn)營自動化，減輕管理人員的工作負(fù)擔(dān)，提高充電站的運(yùn)營管理水平。

3.2 監(jiān)控系統(tǒng)

電動汽車充電設(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)是由電動汽車充電監(jiān)控中心、充電站、換電站和分布式充電設(shè)施4部分組成。充電站、換電站與管理中心之間采用光纖通信，分布式充電設(shè)施與管理中心之間采用GPRS/CDMA/ADSL方式通信。

3.2.1 充電監(jiān)控

充電站是電動汽車的能源供給處，在電動汽車的充電過程中，一般都配備監(jiān)控設(shè)備。充電監(jiān)控主要負(fù)責(zé)收集、處理和保存電動汽車鋰離子蓄電池的實(shí)時參數(shù)和充電站充電設(shè)備的實(shí)時運(yùn)行數(shù)據(jù)，科學(xué)地調(diào)控充電設(shè)備。通過與電動汽車電池管理系統(tǒng)通信，可以了解到蓄電池的狀態(tài)和參數(shù)，同時，還能獲取充電站電能計(jì)量表的實(shí)時信息，監(jiān)控電池充電的全過程。簡單來說，充電監(jiān)控是指監(jiān)控電池在充電過程中的情況和充電設(shè)備的運(yùn)行信息，保證電動汽車充電設(shè)施的可靠性、安全性和高效性。

3.2.2 配電監(jiān)控

配送站的重要工作是更換電池，而它是由移動設(shè)備組成的。配電監(jiān)控具有采集數(shù)據(jù)、控制操作和事件異常報警等功能。此外，配電監(jiān)控可以實(shí)時監(jiān)控有源濾波和無功補(bǔ)償裝置，設(shè)置充電設(shè)施的運(yùn)行參數(shù)，采集相關(guān)數(shù)據(jù)，可以掌握我國電網(wǎng)的電能質(zhì)量。

3.2.3 換電監(jiān)控

顧名思義，換電站是為電動汽車換電的地方。換電監(jiān)控是對電動汽車充電站的充電架、電池更換設(shè)備、電池箱等進(jìn)行的實(shí)時監(jiān)控。根據(jù)電池箱的實(shí)時充電信息和各種參數(shù)指標(biāo)，選擇合理的電池配置方案，為電動汽車更換合適的電池。在更換設(shè)備或更換電池箱時，要實(shí)時監(jiān)控其情況，保證電動汽車蓄電池更換的安全性。

3.2.4 安全防護(hù)監(jiān)控

通過安全防護(hù)監(jiān)控子系統(tǒng)視頻監(jiān)控充電站，同時，還要監(jiān)控消防、門禁和充電站的周邊環(huán)境。這樣做，可以及時發(fā)現(xiàn)充電設(shè)施或者其他設(shè)備存在的異常情況，實(shí)時控制電動汽車充電站的安全防護(hù)系統(tǒng)，將異常情況迅速地反饋到監(jiān)控室，實(shí)現(xiàn)電動汽車充電站的安全防護(hù)監(jiān)控，以保證工作人員和充電設(shè)備的安全。

4 充電管理

電動汽車充電設(shè)施的監(jiān)控系統(tǒng)需要監(jiān)控很多充電設(shè)備，而它的主要任務(wù)就是管理和維護(hù)這些設(shè)備。充電設(shè)備的管理通常負(fù)責(zé)很多充電設(shè)施的管理，比如充電設(shè)備、配電設(shè)備、電池更換設(shè)備等，同時，還要存儲電動汽車的充電記錄，及時獲取充電信息，更新電池的充電狀態(tài)。因此，提供電動汽車的充電歷史信息，可以實(shí)時監(jiān)控其充電過程，保證電動汽車和充電站的安全。此外，充電站為電動汽車充電提供了3種充電模式，即按時間充電、按電量充電和按電池信息充電。

管理充電設(shè)備可以提高電池充電時的安全性，有效避免充電過程中遇到的各種安全隱患，使得充電站能夠及時地為電動汽車提供電能，保證電動汽車的正常使用，推動電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。

5 結(jié)束語

綜上所述，隨著我國電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)的運(yùn)營和管理方法已經(jīng)不能滿足電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，因此必須要不斷完善和提高運(yùn)營管理水平。電動汽車充電站是電動汽車正常使用的關(guān)鍵，但是，在充電過程中，很容易損壞電動汽車的電池，甚至引發(fā)電池爆炸事故。因此，我國采用了實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)，并應(yīng)用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)充電設(shè)施的自動化監(jiān)控，在減輕管理人員工作負(fù)擔(dān)的同時提高工作效率，保證充電過程的安全性，使電動汽車能更好地為人們服務(wù)，減少石油資源的消耗，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)我國的可持續(xù)發(fā)展。

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〔編輯：白潔〕