基于云計算平臺的電動汽車充電樁的設計和應用研究

葉雅惠

摘 要：以云計算平臺為載體，對電動汽車充電樁進行設計，不僅能夠滿足電動汽車的充電需求，而且使汽車充電過程中的規劃、計費工作等更加合理，能夠對充電樁無序充電導致的電網問題進行有效規避，對充電樁進行充電控制，使其達到良好的應用效果。

關鍵詞：云計算；電動汽車；充電樁；設計；應用

當前，我國電動汽車數量比較多，人們對充電樁提出了越來越高的要求。而充電樁數量過多，則容易干擾電網的安全性及穩定性。因此，需要以云計算平臺為基礎，對電動汽車充電樁進行合理設計，并采取正確的方式對其進行有效監控和應用，減少城市充電樁數量，解決電動汽車充電問題。設計人員不僅要制定完善的設計方案，而且要對云客戶端和系統模塊等進行有效設計和構建，對其進行實際應用，為電動汽車提供良好的充電服務。

1 電動汽車充電方法

（1）交流充電。經電網公司提供220V或380V交流電源。電動汽車車載充電裝置具有載波、整流功能，多用以小型純電動汽車，對蓄電池進行充電。（2）直流充電。經地面提供電源，為電動汽車蓄電池充電，充電速度很快，在大型電動汽車充電中應用普遍，用以實現電動汽車快速充電。（3）更換電池組。為電動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，以縮短充電時間。該種方式也存在一些缺漏。每輛電動汽車都需要兩組蓄電池供電和充電，要建設很多電池更換站，增加了工作人員的日常維護難度，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，與電動汽車接觸，使電動汽車在行駛過程中也可以充電，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端APP，對啟停機進行控制。當充電裝置滿足充電要求，可采用移動終端，實現啟停控制。上傳充電信息：分布式充電裝置直接在服務器上上傳充電信息，通過手機APP界面，了解電壓、電流、充電費率、計費信息等相關信息。智能充電裝置的構成比較復雜。控制核心是MCU單元，主要控制指令和分發信息，它連接驅動電路和接觸器，對充電電能輸出進行通斷控制。Wi-Fi通信模塊，能耗低，通過與無線網關進行數據通信，實現充電裝置開關及相關充電信息的遠程控制。電源轉換模塊主要將交流電轉換為直流電，為充電裝置中的其他電路提供電源[1]。

3 基于云計算平臺的電動汽車充電樁設計

3.1 設計方案

基于云計算平臺的電動汽車充電樁主要功能是在電動汽車充電時，對它的充電過程進行監控、記錄和計費等，并依據電網谷峰參數與電網進行實時互動，為云服務器端提供參考，使其依據該區域范圍內的電網參數，對充電樁運行計劃進行有效制定，分別對充電過程和用電操作進行遠程控制和調度，使用電管理更加科學、合理。避免充電樁使用過多，干擾電網運行。該設計方案，不僅使人們的日常充電更加便利，而且充電過程也更加安全。與此同時，后期維修、保養難度也相對較小。它通過模塊化應用使系統更加獨立、靈活，不僅使充電樁后期維護更加便利，而且能夠對它的功能進行增加和拓展。以云計算平臺為基礎的電動汽車充電樁是對傳統汽車充電樁的升級和優化，而且解決了全民電動汽車充電問題。

3.2 云客戶端

（1）云服務端能夠對充電樁進行合理規劃，有效管理其充電過程，避免不必要的故障及問題。（2）云服務端能夠對充電樁配置參數及相關信息進行有效存儲。一旦充電樁出現故障，維修人員可從云服務器端查詢和下載相關信息，為充電樁的維修或設備更換提供輔助。（3）云服務端能夠對云客戶端的充電監控數據進行存儲。（4）完成電動汽車充電之后，云客戶端將信息傳送到云服務器端。后者參考充電樁位置、充電時間、地區收費標準等，進行電費計取。云服務器端也能夠直接下發費用至充電樁裝置上，后者在客戶讀卡器上自動扣除充電費用，實現電動汽車充電樁的信息化、自動化和智能化管理[2]。

3.3 監控模塊

基于云計算平臺的電動汽車充電樁設計涉及電池、監控板、充電機等諸多監控模塊。監控板和云客戶端通過RS485實現雙向通信連接。而監控板的模擬量、開關量和輸出控制等，也能夠對雷擊或外部物體對充電樁的干擾進行有效控制，并對充電樁開關量信號進行實時監控。

監控模塊中，應用RS232和云客戶端連接數字電表，在充電樁的輸出端和充電機中間安裝數字電表，使其對充電樁服務于客戶時的電能消耗進行記錄。該數字電表主要通過靜止式交流電能，科學記錄充電過程中的電能消耗，使充電樁的電能數據記錄更加準確，保障電動汽車充電樁的性能及整體服務質量[3]。

4 基于云計算平臺的電動汽車充電樁應用

以某路段路燈充電樁建設改造項目為例，工程全長1.2km，LED路燈改造數量為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，并對電動汽車智能充電系統進行有效部署。該項目建成之后，使用慢充充電樁，充電時間為4～5小時，使用快充充電樁，只需30分鐘即可完成80%的電源補給。該項目使周邊電動汽車充電難的問題得到了有效緩解。

5 結語

綜上所述，基于云計算平臺對電動汽車充電樁進行合理設計，不僅能夠對電動汽車充電過程中的各種問題進行有效解決，而且能夠使電動汽車用戶參與到用電管理中，使電動汽車的充電及用電更加科學、合理，實現了用戶與電網的溝通及互動，滿足電動汽車充電要求，提高整體服務質量，有助于該技術的全面推廣。

參考文獻

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

[2]劉濟舟.基于云計算平臺的電動汽車充電樁設計與實現[J].科技資訊，2016，（9）：12.

[3]殷樹剛，龔桃榮.基于云平臺的電動汽車智能充電系統設計與應用[J].供用電，2015，（7）：43-47.

（作者單位：國網福建省電力有限公司廈門供電公司）