基于物聯網的電動汽車智能充電系統

張世軍

摘 要：隨著電動汽車的普及，智能充電技術也受到了廣泛關注，如何設計出可靠、安全的充電系統是解決電動汽車高壓安全和延長續駛里程的關鍵技術。本文基于物聯網的電動汽車智能充電系統進行探討。

關鍵詞：電動汽車 智能充電 充電樁

電動汽車是未來陸地交通工具發展的必然趨勢，大量無序的充電行為必然會對已有的電網可靠運行造成各種消極性影響，例如：大范圍的電動汽車無序充電會加大電網的峰谷差，造成電網調度困難性變大，而使得電壓或者電流發生畸變，嚴重的甚至會造成電力設備的損傷。所以正確的引導與管理電動汽車充電行為勢在必行。

1當前電動汽車充電現狀

在電動汽車充電設施推進普及過程中，亟需突破的難點之一就是充電站樁數據聯網及統一管理的問題。電力管理部門需要將各個充電站樁的數據進行聯網匯總，為智能電網建設提供有效數據，并實現充電站樁的遠程管理。然而在實施過程中經常會遇到以下難點：

1.1充電站樁地理位置分散，與管理中心平臺具有一定的空間距離，采取有線網絡通信較為困難。

1.2不同生產方的充電站樁設備所支持的通信協議各不相同，管理中心平臺不能很好的與充電站樁設備直接通信，從而不便于數據匯總。

基于以上兩個難點，可見搭建物聯網的電動汽車智能通信橋梁尤為重要。

2系統總體架構設計

系統設計可以采用模塊化設計，每個電動車停車場管理系統由一個控制中心和若干個充電控制端組成，充電控制端和控制中心通過Can總線通信，充電控制端的個數根據停車場規模來布置，每一個停車位布置一個充電控制器，場內攝像頭由控制中心控制其視頻采集工作，攝像頭的個數也可以支持多個，可根據停車場規模布置。控制中心采用嵌入式系統實現，其中主要包括一個視頻采集卡設備和一個CC2530有源RFID定位標簽讀卡器設備，這兩個設備一個負責視頻采集工作，一個負責自動標簽讀取和對停車場內車輛定位和充費刷卡，當車輛移動超出一定范圍時會啟動報警程序，用戶可以通過車載標簽進行自動充電計費和繳費；充電控制器主要是基于達盛科技的E_play平臺開發的，控制器通過一個電流監控傳感器實時采集鏈接電動車充電器的電流信息，同時通過充電控制驅動自動調節充電電流，充電完成后控制器自動計算電量并反饋到控制中心。同時控制中心具有網絡交互功能，每個控制中心的用戶數據保存在網絡數據服務器中，所有部署了該系統的停車場內的所有用戶信息都可以進行共享，用戶可以在任何一個部署了該系統的停車場內進行刷卡充電和相關服務。

通過對現有的電動汽車停車場管理需求和實地調研分析，系統功能設計可以主要由智能充電功能、車輛防盜報警功能、充電計費管理功能和視頻實時監控功能四個主功能模塊構成。其中，智能充電功能主要實現了對電動車的充電控制，能夠實現對其充電進行自主調節和充電過程中的電量計算；車輛防盜報警功能，主要實現對了對電動車的防盜監控，當電動車在未解鎖的狀態下移動后會發出報警信息并通知用戶；充電計費管理功能，主要是實現了對停車場內充電的電動車的自動計費管理，包括用戶注冊、用戶繳費和自動扣費等；視頻實時監控功能，實現了對停車場內的車輛進行實時視頻監控。

3系統功能

3.1 智能充電功能

充電端能夠給電動車實現智能充電，自動檢測電動車電量，判斷電動車電量狀態，根據其狀態控制其充電電流，并且對其充電過程中所使用的電量進行統計并反饋到控制中心，控制中心最終根據充電用戶的賬戶信息對其進行計費管理。

3.2 車輛防盜報警功能

用戶開著帶有標簽的電動汽車進入停車場內時，系統能自動識別車輛標簽信息，向用戶手機發送取車密碼，用戶進入停車場停好車將充電電源插上充電端之后，系統通過控制中心反饋過來的信息設置其在線，如果用戶需要取車，這時候需要在充電控制端輸入取車密碼才可以安全解鎖取車，如果不輸入控制密碼就取車，系統將會報警，同時系統將異常情況通過網絡發送到用戶手機。

3.3 充電計費管理功能

用戶充電過程中系統自動監測用戶所使用的電量并對其注冊的賬戶內的消費進行扣除，達到自動計費管理的目的，同時用戶還可以通過管理端進行繳費。

3.4 實時視頻監控功能

系統能夠通過視頻實時監控停車場內信息。

4系統的詳細設計與實現

由于系統采用模塊化設計思想對其進行設計，在硬件設計上主要包括控制中心端的硬件設計和充電控制器硬件設計兩個硬件模塊。

控制中心主要由電源供電模塊、DM9000以太網模塊、視頻采集卡模塊和CC2530射頻標簽讀卡器模塊組成，其中電源模塊負責為系統的控制器和各個功能模塊供電，將外部220 V交流電轉為系統所需的5 V直流電；DM9000以太網模塊主要為控制中心提供網絡硬件支持，通過該模塊控制中心能夠接入互聯網訪問系統數據中心的數據庫；CC2530射頻標簽讀卡器模塊主要實現對射頻標簽的識別和數據讀取。視頻采集卡模塊主要支持視頻采集鏈接攝像頭。由于控制中心采用的控制芯片ARM6410是球面封裝，其PCB自主設計費用高，沒有專業的硬件設計基礎是很難穩定實現其電路設計的，系統在這部分的實現主要是通過購買現成的電路模塊搭建系統而成。

5結論

該充電系統平臺方案可以滿足電動汽車充電要求，充電方案充分考慮了充電操作方便性及整車高壓安全等方面因素，結合目前中國現有充電基礎設施狀況，全面考慮了實際操作時可能出現的問題，在整車充電系統中制定了相應的應對策略。對駕駛員來說，操作上除了充電時間較長外與傳統車相比要求更低。為電動汽車大批量上市提供了有力保障，大大推進了市場化進程。同時該充電方案可應用在所有類型的電動汽車上，實現了物聯網電動汽車智能充電方案的平臺化。

參考文獻

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