基于互聯網的電動汽車智能充電管理系統

文/丁毅

隨著新能源電動汽車的快速發展，充電用戶數量逐漸增多。為實現降低費用，節能減排，提高能源利用效率，電價信息、充電位置信息等問題越來越備受關注。解決此問題重中之重在于充電樁的監測及職能控制管理研究，針對國內尚未構建App、充電裝置和充電服務平臺一體的智能應用系統，本文討論了一種基于互聯網的智能充電管理系統，利用手機便可實現充電裝置鎖定、智能充電、充電預約、定位巡航等功能，同時，還可以通過挖掘用戶充電行為，為廣大電動汽車用戶提供更為完善的服務。

1 智能充電管理系統組成

本次構成主要包括移動客戶端APP、云服務器以及智能充電樁，其中，移動客戶端APP是重要的用戶參與用電管理的接口，通過APP軟件，查詢充電樁狀態和位置，并予以充電預約和定位導航；云服務器用于電動汽車對數據的挖掘、維護、加工、存貯、搜集以及發布等等，主要由平臺軟件、外圍設備、存儲設備、網絡設備以及計算機等組成，無論是硬件還是軟件，均具有較高的可擴展性與可靠性。

在智能充電樁中，內置Wi-Fi通信模塊，并通過光纖網、2G、3G、4G網傳送信息于云服務器，用戶可利用平板電腦、智能手機等終端設備，利用碼分多址和無線分組業務，實現云服務器的通信。

2 智能充電管理系統詳細分析

2.1 云服務器

云服務功能設計主要包括系統管理、運營工況分析、信息采集管理、交易管理以及監控管理，其中，系統管理主要為管理員使用，用于操作系統信息管理、參數管理、日志管理、權限管理、菜單管理、角色管理以及用戶管理等等；運營工況分析主要包括客戶、區域、地區的數據等，目的為了分析電動車分布情況，從而提供數據報表支撐，如財務分析、工況分析以及充電分析等；信息采集系統主要采集充電數據，同時提供其他數據采集，如信息檔案采集、基礎檔案構建等業務，交易管理是在管理充電業務過程中的管理交易明細、賬單數據、費用流轉等，確保電費賬目精準無誤，并提供客戶交易信息檢索、計費管理等功能；監控管理主要負責直流、交流充電樁的充電設備管理，確保充電設備運行參數和充電設備狀態信息滿足用戶需求。

2.2 智能充電樁

一般而言，智能充電樁包括直流和交流兩種，交流樁是為電動汽車充電的供電裝置，并兼有通信、計量計費等功能，直流樁則除卻上功能外，還提供電池管理、汽車狀態監測、電源變換等功能。智能充電樁主要模塊包括：

2.2.1 MCU單元

作為控制核心的MCU，本系統主要選擇高性價比、低能耗的CORTEX-MO芯片，利用串行、串口外圍設備接口總線以及Wi-Fi通信模塊，以I2C總線實現Flash儲存單元通信，以485總線實現數據電表通信，利用接觸器連接驅動電機，控制充電電能的通斷。

2.2.2 電源轉換模塊

該模塊可以將交流電轉化為直流電，并設置不同需求的電壓等級，為其他電路提供電源供能。

2.2.3 Wi-Fi通信模塊

運用Wi-Fi通信模塊實現充電裝置電能、功率、電流、遠程控制信息等數據上報。

2.2.4 保護單元

主要包括漏電保護器、防雷器，避免電壓侵入導致設備破壞，還避免因漏電故障導致的人身觸電。

2.3 APP客戶端

APP客戶端可采用多層次的C/S體系結構，以便提供更好的擴展能力和靈活。主要分為三層，既實體層、業務邏輯層、視圖層。

2.3.1 業務實體層

具體涵蓋所有的業務實體，并解析網關數據庫數據，維護數據庫。

APP軟件根據用戶的不同需求，調用相應的邏輯層模塊，并通過業務實體層反映到視圖層中，實現信息交換， APP客戶端軟件功能主要包括查詢功能、控制功能、支付功能、狀態顯示功能以及地圖功能等。

充電服務模式如下：

模式①：定電量充電，輸入設定電量，充電直到滿足電量設定值停止。

模式②：定時間充電，輸入設定時間，充電直到滿足時間設定值停止。

模式③：定金額充電，輸入金額充電，充電直到滿足金額設定值停止。

模式④：自動充電，充電樁自動充電，直到充滿為之。

2.3.2 業務邏輯層

主要用于視圖層功能的業務邏輯支撐，主要包括狀態顯示功能、查詢功能、控制功能、支付功能以及地圖功能等。通過業務邏輯的運算及判斷，實現本地數據庫讀取和服務器數據請求。

2.3.3 視圖層

主要用于響應用戶請求，并通過業務邏輯層予以邏輯處理，為用戶展現不同的形式。視圖層主要包括查詢界面、控制界面、狀態顯示、支付結算以及地圖顯示。

3 結論

綜上所述，電動汽車智能充電管理系統可在互聯網技術的基礎上實現合理用電、有序充電和用電管理等功能，并且可利用app客戶端豐富高級功能，為用戶和電網的互動提供更多的可能。

參考文獻

[1]殷樹剛,龔桃榮,劉瑞等.基于云平臺的電動汽車智能充電管理系統設計與應用[J].供用電,2015(07):43-47.

[2]龔桃榮,李濤,劉瑞等.面向互聯網的電動汽車智能充電管理系統運營分析[J].供用電,2015,32(12):11-15.

[3]王旭,齊向東.電動汽車智能充電樁的設計與研究[J].機電工程,2014,31(03):393-396.