基于云計(jì)算平臺(tái)的電動(dòng)汽車充電樁的設(shè)計(jì)和應(yīng)用研究

葉雅惠

摘 要：以云計(jì)算平臺(tái)為載體，對(duì)電動(dòng)汽車充電樁進(jìn)行設(shè)計(jì)，不僅能夠滿足電動(dòng)汽車的充電需求，而且使汽車充電過(guò)程中的規(guī)劃、計(jì)費(fèi)工作等更加合理，能夠?qū)Τ潆姌稛o(wú)序充電導(dǎo)致的電網(wǎng)問(wèn)題進(jìn)行有效規(guī)避，對(duì)充電樁進(jìn)行充電控制，使其達(dá)到良好的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；電動(dòng)汽車；充電樁；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

當(dāng)前，我國(guó)電動(dòng)汽車數(shù)量比較多，人們對(duì)充電樁提出了越來(lái)越高的要求。而充電樁數(shù)量過(guò)多，則容易干擾電網(wǎng)的安全性及穩(wěn)定性。因此，需要以云計(jì)算平臺(tái)為基礎(chǔ)，對(duì)電動(dòng)汽車充電樁進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，并采取正確的方式對(duì)其進(jìn)行有效監(jiān)控和應(yīng)用，減少城市充電樁數(shù)量，解決電動(dòng)汽車充電問(wèn)題。設(shè)計(jì)人員不僅要制定完善的設(shè)計(jì)方案，而且要對(duì)云客戶端和系統(tǒng)模塊等進(jìn)行有效設(shè)計(jì)和構(gòu)建，對(duì)其進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，為電動(dòng)汽車提供良好的充電服務(wù)。

1 電動(dòng)汽車充電方法

（1）交流充電。經(jīng)電網(wǎng)公司提供220V或380V交流電源。電動(dòng)汽車車載充電裝置具有載波、整流功能，多用以小型純電動(dòng)汽車，對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。（2）直流充電。經(jīng)地面提供電源，為電動(dòng)汽車蓄電池充電，充電速度很快，在大型電動(dòng)汽車充電中應(yīng)用普遍，用以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車快速充電。（3）更換電池組。為電動(dòng)汽車提供兩組蓄電池，一組采用地面充電形式，另一組作為電源。如果一組蓄電池電量不足，可更換，采用另一組蓄電池供電，以縮短充電時(shí)間。該種方式也存在一些缺漏。每輛電動(dòng)汽車都需要兩組蓄電池供電和充電，要建設(shè)很多電池更換站，增加了工作人員的日常維護(hù)難度，成本高，智能化水平不足。（4）非接觸式充電。將電器元件嵌入地面，與電動(dòng)汽車接觸，使電動(dòng)汽車在行駛過(guò)程中也可以充電，該種充電方式，尚未投入使用。

2 智能充電裝置

手持終端控制功能：分布式充電裝置可借助移動(dòng)端APP，對(duì)啟停機(jī)進(jìn)行控制。當(dāng)充電裝置滿足充電要求，可采用移動(dòng)終端，實(shí)現(xiàn)啟停控制。上傳充電信息：分布式充電裝置直接在服務(wù)器上上傳充電信息，通過(guò)手機(jī)APP界面，了解電壓、電流、充電費(fèi)率、計(jì)費(fèi)信息等相關(guān)信息。智能充電裝置的構(gòu)成比較復(fù)雜。控制核心是MCU單元，主要控制指令和分發(fā)信息，它連接驅(qū)動(dòng)電路和接觸器，對(duì)充電電能輸出進(jìn)行通斷控制。Wi-Fi通信模塊，能耗低，通過(guò)與無(wú)線網(wǎng)關(guān)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)充電裝置開(kāi)關(guān)及相關(guān)充電信息的遠(yuǎn)程控制。電源轉(zhuǎn)換模塊主要將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，為充電裝置中的其他電路提供電源[1]。

3 基于云計(jì)算平臺(tái)的電動(dòng)汽車充電樁設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)方案

基于云計(jì)算平臺(tái)的電動(dòng)汽車充電樁主要功能是在電動(dòng)汽車充電時(shí)，對(duì)它的充電過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控、記錄和計(jì)費(fèi)等，并依據(jù)電網(wǎng)谷峰參數(shù)與電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)，為云服務(wù)器端提供參考，使其依據(jù)該區(qū)域范圍內(nèi)的電網(wǎng)參數(shù)，對(duì)充電樁運(yùn)行計(jì)劃進(jìn)行有效制定，分別對(duì)充電過(guò)程和用電操作進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和調(diào)度，使用電管理更加科學(xué)、合理。避免充電樁使用過(guò)多，干擾電網(wǎng)運(yùn)行。該設(shè)計(jì)方案，不僅使人們的日常充電更加便利，而且充電過(guò)程也更加安全。與此同時(shí)，后期維修、保養(yǎng)難度也相對(duì)較小。它通過(guò)模塊化應(yīng)用使系統(tǒng)更加獨(dú)立、靈活，不僅使充電樁后期維護(hù)更加便利，而且能夠?qū)λ墓δ苓M(jìn)行增加和拓展。以云計(jì)算平臺(tái)為基礎(chǔ)的電動(dòng)汽車充電樁是對(duì)傳統(tǒng)汽車充電樁的升級(jí)和優(yōu)化，而且解決了全民電動(dòng)汽車充電問(wèn)題。

3.2 云客戶端

（1）云服務(wù)端能夠?qū)Τ潆姌哆M(jìn)行合理規(guī)劃，有效管理其充電過(guò)程，避免不必要的故障及問(wèn)題。（2）云服務(wù)端能夠?qū)Τ潆姌杜渲脜?shù)及相關(guān)信息進(jìn)行有效存儲(chǔ)。一旦充電樁出現(xiàn)故障，維修人員可從云服務(wù)器端查詢和下載相關(guān)信息，為充電樁的維修或設(shè)備更換提供輔助。（3）云服務(wù)端能夠?qū)υ瓶蛻舳说某潆姳O(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。（4）完成電動(dòng)汽車充電之后，云客戶端將信息傳送到云服務(wù)器端。后者參考充電樁位置、充電時(shí)間、地區(qū)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)等，進(jìn)行電費(fèi)計(jì)取。云服務(wù)器端也能夠直接下發(fā)費(fèi)用至充電樁裝置上，后者在客戶讀卡器上自動(dòng)扣除充電費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車充電樁的信息化、自動(dòng)化和智能化管理[2]。

3.3 監(jiān)控模塊

基于云計(jì)算平臺(tái)的電動(dòng)汽車充電樁設(shè)計(jì)涉及電池、監(jiān)控板、充電機(jī)等諸多監(jiān)控模塊。監(jiān)控板和云客戶端通過(guò)RS485實(shí)現(xiàn)雙向通信連接。而監(jiān)控板的模擬量、開(kāi)關(guān)量和輸出控制等，也能夠?qū)讚艋蛲獠课矬w對(duì)充電樁的干擾進(jìn)行有效控制，并對(duì)充電樁開(kāi)關(guān)量信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

監(jiān)控模塊中，應(yīng)用RS232和云客戶端連接數(shù)字電表，在充電樁的輸出端和充電機(jī)中間安裝數(shù)字電表，使其對(duì)充電樁服務(wù)于客戶時(shí)的電能消耗進(jìn)行記錄。該數(shù)字電表主要通過(guò)靜止式交流電能，科學(xué)記錄充電過(guò)程中的電能消耗，使充電樁的電能數(shù)據(jù)記錄更加準(zhǔn)確，保障電動(dòng)汽車充電樁的性能及整體服務(wù)質(zhì)量[3]。

4 基于云計(jì)算平臺(tái)的電動(dòng)汽車充電樁應(yīng)用

以某路段路燈充電樁建設(shè)改造項(xiàng)目為例，工程全長(zhǎng)1.2km，LED路燈改造數(shù)量為68盞，主要采用80W LED燈，共有慢充充電樁6座，快充充電樁2座，并對(duì)電動(dòng)汽車智能充電系統(tǒng)進(jìn)行有效部署。該項(xiàng)目建成之后，使用慢充充電樁，充電時(shí)間為4～5小時(shí)，使用快充充電樁，只需30分鐘即可完成80%的電源補(bǔ)給。該項(xiàng)目使周邊電動(dòng)汽車充電難的問(wèn)題得到了有效緩解。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，基于云計(jì)算平臺(tái)對(duì)電動(dòng)汽車充電樁進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，不僅能夠?qū)﹄妱?dòng)汽車充電過(guò)程中的各種問(wèn)題進(jìn)行有效解決，而且能夠使電動(dòng)汽車用戶參與到用電管理中，使電動(dòng)汽車的充電及用電更加科學(xué)、合理，實(shí)現(xiàn)了用戶與電網(wǎng)的溝通及互動(dòng)，滿足電動(dòng)汽車充電要求，提高整體服務(wù)質(zhì)量，有助于該技術(shù)的全面推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]謝偉才.電動(dòng)汽車充電樁的設(shè)計(jì)與研究[J].通訊世界，2016，（2）：105-107.

[2]劉濟(jì)舟.基于云計(jì)算平臺(tái)的電動(dòng)汽車充電樁設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].科技資訊，2016，（9）：12.

[3]殷樹(shù)剛，龔桃榮.基于云平臺(tái)的電動(dòng)汽車智能充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].供用電，2015，（7）：43-47.

（作者單位：國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司廈門供電公司）