面向互聯(lián)網(wǎng)的電動(dòng)汽車(chē)智能充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

付昌星

摘 要：隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，人們的綠色環(huán)保意識(shí)越來(lái)越重，推動(dòng)了與之相關(guān)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)，電動(dòng)汽車(chē)這種能源清潔的汽車(chē)自問(wèn)世以來(lái)受到了廣泛關(guān)注，得到快速推廣。互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展也為電動(dòng)汽車(chē)的研發(fā)提供了良好的條件，催生了智能充電技術(shù)，為用戶(hù)提供了安全可靠的充電服務(wù)，也方便了用戶(hù)的使用。本文對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的研究主要集中于智能充電系統(tǒng)的研發(fā)方面。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng) 電動(dòng)汽車(chē) 設(shè)計(jì)與應(yīng)用

Design and Application of Internet-oriented Intelligent Charging System for Electric Vehicles

Fu Changxing

Abstract：With the continuous improvement of China's economic level， people are becoming more and more aware of environmental protection， which promotes the development of related industries. In the automobile industry， electric vehicles， a clean energy vehicle， have received extensive attention since their advent and have been rapidly promoted. The development of Internet technology has also provided good conditions for the research and development of electric vehicles， giving birth to smart charging technology， providing users with safe and reliable charging services， and facilitating their use. This article's research on electric vehicles mainly focuses on the research and development of intelligent charging systems.

Key words：Internet， electric vehicle， design and application

中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動(dòng)了汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，國(guó)民生活水平不斷提高，我國(guó)的汽車(chē)保有量也不斷提高，面臨著嚴(yán)峻的能源和環(huán)境危機(jī)。基于此，中國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式開(kāi)始向低碳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式融入了環(huán)保思想，而電動(dòng)汽車(chē)正是這種新興經(jīng)濟(jì)的體現(xiàn)，自問(wèn)世以來(lái)就收到了廣泛關(guān)注，同時(shí)其充電服務(wù)也廣受爭(zhēng)議，出現(xiàn)很多人想買(mǎi)電動(dòng)汽車(chē)而因?yàn)槌潆姺?wù)設(shè)施薄弱而擱置計(jì)劃的現(xiàn)象。電動(dòng)汽車(chē)作為一種新能源汽車(chē)，有能源清潔、成本低的優(yōu)勢(shì)，受到了社會(huì)各界的關(guān)注，這也有利于其技術(shù)和充電設(shè)施的開(kāi)發(fā)。充電技術(shù)是電動(dòng)汽車(chē)推廣前提條件之一。互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為其提供了技術(shù)支持，有助于電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展和推廣。

1 設(shè)計(jì)面向互聯(lián)網(wǎng)的電動(dòng)汽車(chē)智能充電服務(wù)系統(tǒng)

1.1 云服務(wù)器

1.1.1 設(shè)計(jì)架構(gòu)

電動(dòng)汽車(chē)的智能充電服務(wù)系統(tǒng)中選用的云服務(wù)器是將數(shù)據(jù)以分層技術(shù)進(jìn)行處理的，這種在spring 開(kāi)源架構(gòu)上構(gòu)成的數(shù)據(jù)處理方法降低了數(shù)據(jù)的處理能力，有助于整個(gè)智能充電服務(wù)系統(tǒng)穩(wěn)定性的提高，使之有了更好的性能，這讓智能充電服務(wù)系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量攀升，為電動(dòng)汽車(chē)潛在客戶(hù)打了一劑強(qiáng)心針。此外，這種設(shè)計(jì)架構(gòu)下，智能充電服務(wù)系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)分為了三層：網(wǎng)絡(luò)層;應(yīng)用層;業(yè)務(wù)層，這三層分別對(duì)應(yīng)保障通信技術(shù)傳送數(shù)據(jù);對(duì)多種數(shù)據(jù)實(shí)行統(tǒng)一管理，為業(yè)務(wù)提供數(shù)據(jù)服務(wù)和支持;構(gòu)建基于各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)處理的信息模型，深層優(yōu)化云服務(wù)器的技術(shù)架構(gòu)。可見(jiàn)電動(dòng)汽車(chē)的智能充電服務(wù)系統(tǒng)無(wú)論是技術(shù)支撐還是架構(gòu)都比較完善，能夠?yàn)橛脩?hù)提供安全可靠的汽車(chē)充電服務(wù)[1]。

1.1.2 設(shè)計(jì)功能

（1）監(jiān)控。本功能的定位在于保障充電設(shè)備的正常運(yùn)行和實(shí)時(shí)檢測(cè)，將可視化和高精準(zhǔn)度作為交流充電樁和直流充電樁的監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。（2）交易。本環(huán)節(jié)的設(shè)置在于保證電費(fèi)賬目的明晰，對(duì)費(fèi)用流轉(zhuǎn)、明細(xì)等問(wèn)題進(jìn)行管理。以此來(lái)提高對(duì)智能充電服務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行管理成本，提供更精確的數(shù)據(jù)用以成本優(yōu)化。（3）信息采集。本環(huán)節(jié)的設(shè)置旨在采集任務(wù)、檔案管理，以此對(duì)充電設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，保證監(jiān)測(cè)的時(shí)效性。（4）運(yùn)營(yíng)工況。本環(huán)節(jié)旨在對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的推廣現(xiàn)狀、充電設(shè)施的發(fā)展、財(cái)務(wù)等信息進(jìn)行分析，全面了解不同地區(qū)和不同用戶(hù)的需求，在此基礎(chǔ)之上優(yōu)化方案策略的制定。這種方式使得智能充電服務(wù)系統(tǒng)更符合市場(chǎng)需求，能夠獲得更多青睞，進(jìn)而提高電動(dòng)汽車(chē)的推廣力度。（5）系統(tǒng)。本環(huán)節(jié)主要由系統(tǒng)管理員完成，其管理內(nèi)容包含了權(quán)限、系統(tǒng)用戶(hù)及相關(guān)參數(shù)、系統(tǒng)消息等。

1.2 智能充電樁

目前，電動(dòng)汽車(chē)的智能充電樁為人們提供了兩種不同的充電形式：交流充電和直流充電。這使得電動(dòng)汽車(chē)有了計(jì)量、計(jì)費(fèi)、通信等多元化的功能。交流充電可以使電動(dòng)汽車(chē)與交流電網(wǎng)連接獲得交流電源，相較于直流沖電，交流充電沒(méi)有監(jiān)測(cè)汽車(chē)狀態(tài)、要換電源和管理電視的功能。但智能充電樁有保護(hù)單元和微控制單元，電源轉(zhuǎn)換模塊和WiFi通信模塊，可以使用WiFi路由器和云服務(wù)器完成連接，構(gòu)建一個(gè)WiFi通信的模塊。（1）微控制單元。智能充電樁的微控制單元是整個(gè)裝置的核心，其在WiFi通信模塊的基礎(chǔ)之上，主要依托于串行或串口外圍設(shè)備的總線接口與自身高性?xún)r(jià)比和低功耗的芯片完成通信。微控制單元可以借助以下兩種方式進(jìn)行通信：借助flash存儲(chǔ)單元、12C總線;數(shù)字電表、485總線。而在充電電能的通斷問(wèn)題是，該單元設(shè)置可以利用接觸器、驅(qū)動(dòng)電器完成。（2）Wi-Fi 通信模塊。智能充電樁因?yàn)橛辛诉@個(gè)模塊設(shè)置，功耗更低，并且能夠借助網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)的通信，實(shí)現(xiàn)充電狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，搜集更為精準(zhǔn)的電能、電流等信息。（3）保護(hù)單元。智能充電服務(wù)的漏電保護(hù)、防雷器即構(gòu)成了自身的保護(hù)單元，前者可以通過(guò)漏電保護(hù)器處理充電樁漏電或其他危險(xiǎn)因素問(wèn)題，保證人的生命安全，后者可以降低內(nèi)部和雷電天氣給充電設(shè)備帶來(lái)的負(fù)面影響。（4）電源轉(zhuǎn)換模塊。此模塊主要針對(duì)智能充電樁的供電問(wèn)題進(jìn)行設(shè)置，旨在實(shí)現(xiàn)交流電的轉(zhuǎn)換，為用戶(hù)提供不同等級(jí)的直流電電壓充電服務(wù)[2]。

1.3 App客戶(hù)端

（1）視圖層。該層設(shè)計(jì)旨在實(shí)現(xiàn)用戶(hù)交互，獲取相應(yīng)的信息發(fā)聵，并及時(shí)的針對(duì)業(yè)務(wù)中存在的問(wèn)題進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果進(jìn)行公布，使得用戶(hù)能夠借助客戶(hù)端獲得信息，如支付結(jié)算、地圖顯示、控制和查詢(xún)等等。在此過(guò)程中，必須借助業(yè)務(wù)邏輯層完成。

（2）業(yè)務(wù)邏輯層。本層的設(shè)置旨在支持視圖層業(yè)務(wù)的完成，支持其功能的實(shí)現(xiàn)。在運(yùn)行過(guò)程中，業(yè)務(wù)邏輯層主要提供業(yè)務(wù)的判斷、運(yùn)算邏輯，以此來(lái)提供更為便捷的數(shù)據(jù)提取途徑。

（3）業(yè)務(wù)實(shí)體層。本層次是在業(yè)務(wù)實(shí)體的前提之下，對(duì)客戶(hù)端的平臺(tái)服務(wù)、網(wǎng)關(guān)之間的數(shù)據(jù)關(guān)系進(jìn)行分析，借助這種方式維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析等等。而用戶(hù)可以在客戶(hù)端選擇自己需要的功能，調(diào)用相應(yīng)的層，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)服務(wù)器及其接口的信息交流。在此過(guò)程中，業(yè)務(wù)邏輯層提供了邏輯支撐，實(shí)現(xiàn)了客戶(hù)端的支付、地圖和狀態(tài)顯示、查詢(xún)等功能。此外，用戶(hù)還可以通過(guò)客戶(hù)端設(shè)置不同的電動(dòng)汽車(chē)充電模式。

1.4 APP應(yīng)用

用戶(hù)借助客戶(hù)端還可以查詢(xún)附近的智能充電樁位置，以此找出最快捷的路徑實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)的充電，不必花費(fèi)更多的時(shí)間進(jìn)行充電站的挑選[4]。

1.5 車(chē)輛管理

電動(dòng)汽車(chē)在充電時(shí)的車(chē)牌號(hào)碼的識(shí)別需要攝像機(jī)完成，這是由于其卡口和道閘設(shè)置特殊所致。智能充電站采用開(kāi)放式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并在每個(gè)停車(chē)位安裝了高清檢測(cè)攝像機(jī)，以此完成對(duì)充電服務(wù)對(duì)象的車(chē)牌號(hào)碼采集。這些數(shù)據(jù)在采集過(guò)后會(huì)直接傳輸?shù)焦╇姽緝?nèi)部的關(guān)聯(lián)車(chē)牌庫(kù)，并完成信息對(duì)比，以此來(lái)避免非電動(dòng)汽車(chē)的占位情況。為了保證高清檢測(cè)攝像機(jī)的性能，供電公司選擇了高亮度和低功耗的節(jié)能型LED發(fā)光管，設(shè)置為紅燈有車(chē)綠燈無(wú)的標(biāo)準(zhǔn)，而藍(lán)燈表示特殊車(chē)位，其余如白、青、黃等顏色狀態(tài)表示車(chē)位預(yù)留。此外，這種方式有助于對(duì)充電站實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，讓供電公司后代能夠及時(shí)收取相關(guān)數(shù)據(jù)，不斷改善自身的的供電服務(wù)方案。

2 實(shí)例應(yīng)用

2.1 站端監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

目前，按照供給電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)充電需求、充電站的現(xiàn)場(chǎng)情況可以將充電的設(shè)施分為三種：充電樁、高速快充、城市快充。一般情況下，充電站站端的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)了8個(gè)充電車(chē)位。

2.2 實(shí)時(shí)監(jiān)控

（1）供電公司在充電島的站端監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置中應(yīng)當(dāng)根據(jù)充電島的現(xiàn)場(chǎng)情況和內(nèi)部設(shè)施完成，一般為了實(shí)現(xiàn)全方位的實(shí)時(shí)監(jiān)控，供電公司的4個(gè)車(chē)位由一個(gè)高清攝像機(jī)監(jiān)控，這些攝像機(jī)連接了網(wǎng)絡(luò)。（2） 為了提高數(shù)據(jù)采集和處理的有效性和銷(xiāo)量，供電公司在監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中加入了視頻濃縮技術(shù)，以此來(lái)篩選出有效用的信息，并根據(jù)檢索需要進(jìn)行回放等，同時(shí)也減少了用戶(hù)的投入時(shí)間成本[3]。

2.3 可視跟蹤

（1）供電公司設(shè)置高清網(wǎng)絡(luò)紅外球機(jī)主要在于實(shí)時(shí)環(huán)境監(jiān)控，因此此設(shè)置一般在通道的出入口。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)跟蹤，供電公司引入了移動(dòng)目標(biāo)智能跟蹤技術(shù)實(shí)施全程全區(qū)域的無(wú)死角監(jiān)控。而當(dāng)出入口供電公司還布置了箱式站和直流柜，設(shè)置了門(mén)磁檢測(cè)開(kāi)關(guān)，在車(chē)輛進(jìn)入時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)門(mén)磁的開(kāi)關(guān)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。（2）以池州市的杏花園公用停車(chē)場(chǎng)為案例，在其北廣場(chǎng)處供電公司設(shè)置了充電站，該站點(diǎn)覆蓋了周?chē)?千米，分別擁有4座直流分體樁、直流一體充電樁，并擁有一套智能充電系統(tǒng)。這些充電樁很好的解決了杏花園公用停車(chē)場(chǎng)北廣場(chǎng)的電動(dòng)汽車(chē)充電問(wèn)題。用戶(hù)可以根據(jù)自己的需求選擇快充和慢充，前者30分鐘就可充電達(dá)80%，后者則需要4-5h。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，電動(dòng)汽車(chē)是未來(lái)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)，而互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為其發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支持，使之能夠大規(guī)模的推廣智能充電系統(tǒng)，方面充電站管理。本文對(duì)電動(dòng)汽車(chē)智能充電服務(wù)的研究主要從APP客戶(hù)端、云服務(wù)器幾充電設(shè)置三個(gè)角度進(jìn)行，以此來(lái)研究電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)對(duì)智能充電服務(wù)的滿意度，以此為基礎(chǔ)來(lái)優(yōu)化智能充電系統(tǒng)和APP客戶(hù)端，讓用戶(hù)能夠享受預(yù)約充電和定位導(dǎo)航等服務(wù)，提高其使用便捷度[5]。

參考文獻(xiàn)：

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