電動汽車有序充電智能管控軟件平臺設計

劉勇 劉元彬 趙書民 岳仁峰 孟令杰 李海龍

摘 ?要：為了打造便捷生活，實現對用戶充電信息的精確采集、充電狀態的實時監測，該文基于電動汽車立體車庫智能管控系統，設計并開發電動汽車有序充電智能管控軟件平臺。該軟件由電動汽車有序充電后臺管理軟件和微信小程序兩部分構成，旨在實現全面、高效的充電管理。電動汽車有序充電后臺管理軟件作為整個系統的核心，主要包括基礎數據管理模塊、有序充電管理模塊、充電數據管理模塊。微信小程序作為前端工具，主要服務于電車用戶。用戶可以通過小程序錄入電車用戶的充電需求信息、車輛信息等，還能隨時查詢電車充電過程狀態信息等，從而實現對多網數據的統一調度、統一監控和統一管理，實現智能立體車庫高效、安全運營。

關鍵詞：新能源；有序充電；微信小程序；智能管控；軟件設計

中圖分類號：U491.8 ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2024）18-0049-04

Abstract： In order to create a convenient life and realize the accurate collection of users' charging information and real-time monitoring of charging status， this paper designs and develops an intelligent control software platform for orderly charging of electric vehicles based on the intelligent management and control system of electric vehicle three-dimensional garage. The software is composed of electric vehicle orderly charging background management software and WeChat Mini Programs， which aims to achieve comprehensive and efficient charging management. As the core of the whole system， the electric vehicle orderly charging background management software mainly includes basic data management module， orderly charging management module and charging data management module. As a front-end tool， WeChat Mini Program mainly serves tram users. Users can input tram users' charging demand information and vehicle information through Mini Program， and can also query tram charging process status information at any time， so as to realize unified scheduling， unified monitoring and unified management of multi-network data， and realize efficient and safe operation of intelligent three-dimensional garage.

Keywords： new energy; orderly charging; WeChat Mini Program; intelligent management and control; software design

進入21世紀以來，新能源汽車因為融匯了新能源、新材料和互聯網、大數據和人工智能等多種變革性技術，對建設清潔美麗世界、構建人類命運共同體具有重要意義，得到了大力推廣[1]。新能源汽車的充電基礎設施是新能源汽車產業的重要組成部分，是新能源汽車最重要的配套基礎設施[2]。目前各種充電設施內部車輛信息網、充電設備物聯網、電網等多套系統之間存在信息共享困難、數據種類繁多、系統動態異構及信息孤島現象嚴重等問題[3]。如何實現多網融合，并研發電動汽車立體車庫智能管控軟件平臺及移動客戶端，打造便捷生活，實施“互聯網+”信息惠民工程，是本項目的最終落腳點。

1 ?電動汽車立體車庫智能管控軟件平臺

智能管控系統由基礎負荷預測算法、有序充電算法、智能管控裝置和智能管控軟件4部分構成。基礎負荷預測算法是利用歷史負荷對未來24 h的區域負荷進行預測，主要目的是為有序充電算法提供未來時間的可用負荷容量。有序充電算法是本系統的核心，主要目的是實現對電動汽車充電的優化控制，實現負荷的移峰填谷和降低充電費用。智能管控裝置由數據轉換單元（DTU）和充電管理控制器組成，DTU通過485接口與每臺充電樁中的充電控制器及小區基礎負荷總電度量表進行通信，通過以太網接口與服務器進行通信，來中轉數據；充電管理控制器的主要功能是控制充電樁的通斷和采集充電狀態信息。

電動汽車有序充電智能管控軟件主要由電動汽車有序充電后臺管理軟件和微信小程序構成。電動汽車有序充電后臺管理軟件包括基礎數據管理、有序充電管理、充電數據管理等功能。微信小程序的主要功能是錄入電車用戶充電需求信息、車輛信息，查詢電車充電過程狀態信息和提醒電車用戶充電完成，軟件總體架構如圖1所示。

2 ?電動汽車有序充電后臺管理軟件

電動汽車有序充電后臺管理軟件的開發主要基于Java、JavaScript、CSS和HTML編程語言[4]，其開發的主要平臺為配備Windows 11操作系統的計算機，同時搭載了Intel（R） Core（TM） i5-13500 CPU與NVIDIA GeForce GTX 3050 GPU。采用IDEA和vscode為代碼編輯器及運行平臺，并基于Anaconda創建并管理了Python的編譯環境和各類庫函數。

電動汽車有序充電后臺管理軟件監控大屏界面如圖2所示，本界面通過在瀏覽器地址欄中輸入http：//localhost：8001進入，本界面是對總體充電樁狀態的顯示，如充電樁的飽和比例、運行占比、流量監控、充電數據統計和所在相線，以及各個充電樁在充電狀態時的充電功率、已充電量、當前荷電狀態（SOC）。

充電狀態后臺實時監測界面如圖3所示，本界面也是本系統的主界面。界面右側有頁面導航窗口（可隱藏），能夠進行界面切換。本界面顯示1～200號充電樁圖標。每一個圖標能夠顯示充電樁編號、所在相位、通信狀態（正常/無連接）、運行狀態（正常運行/限流/待機/異常/快速充電）、充電電流和充電功率。本界面上方顯示有正常充電的充電樁數量，待機的充電樁數量，限流充電的充電樁數量，異常充電的充電樁數量，快速充電的充電樁數量，接在A相上的充電樁數量，接在B相上的充電樁數量，接在C相上的充電樁數量。并能夠通過點擊顯示框，找到對應狀態的充電樁圖標。

點擊充電樁圖標后將顯示充電樁子界面，本界面顯示充電樁編號。界面需要顯示如圖4所示的所有參數信息，并設有“快速充電”“限流充電”和“停止充電”按鈕。

“快速充電”：點擊“快速充電”按鈕后，當前充電樁不再接受有序充電算法的調度控制，使其一直保持在最大電流充電狀態。本狀態只有在充電樁為“正常充電”或者“限流充電”狀態時才可使用，其他狀態點擊無效。

“限流充電”：點擊“限流充電”按鈕后，當前充電樁不再接受有序充電算法的調度控制，使其一直保持在最小電流充電狀態。本狀態只有在充電樁為“正常充電”或者“快速充電”狀態時才可使用，其他狀態點擊無效。

“停止充電”：點擊“停止充電”按鈕后，充電樁進入“待機”狀態，再次充電時，需要重新刷卡并在微信小程序中重新配置。本狀態只有在充電樁為“快速充電”“正常充電”或者“限流充電”狀態時才可使用，其他狀態點擊無效。

基礎數據管理界面，包括“充電樁管理”“用戶管理”“品牌數據庫”“車型數據庫”4個子界面。“充電樁管理”子界面能夠對充電樁進行新增、查詢、編輯和刪除等操作，能夠進行編輯的參數有“充電樁編號”“通信地址”“充電樁所在相位”“充電樁型號”和“最大功率”，并能根據“充電樁編號”和“充電樁所在相位”進行查詢；“用戶管理”子界面能夠對用戶信息和用戶歷史充電記錄進行新增、查詢、編輯和刪除等操作，并能夠根據賬號或者手機號查詢充電用戶；“品牌數據庫”子界面能夠對數據庫中的車輛品牌進行新增、查詢、編輯和刪除等操作，并能夠品牌名稱進行查詢；“車型數據庫”子界面能夠對數據庫中的車輛型號進行新增、查詢、編輯和刪除等操作。

常規負荷數據管理界面如圖5所示，包括“充電樁歷史數據”和“負荷預測”2個子界面。在“充電樁歷史數據”界面中，可以根據時間區間、設備、數據類型進行查詢。查詢設備包括充電樁負荷和基礎負荷，其中充電樁的參數類型包括充電樁功率、充電樁電流、充電樁電壓；基礎負荷的參數類型包括小區總的基礎負荷、小區基礎負荷A相負荷、小區基礎負荷B相負荷、小區基礎負荷C相負荷。在統計圖中，橫軸為時間，縱軸為所查詢的參數值。在“負荷預測”界面中，根據小區歷史基礎負荷數據對24 h內的小區基礎負荷進行預測，并在界面中進行可視化顯示。

3 ?電動汽車有序充電微信小程序

充電小程序的完成主要使用了HBuilder（uniapp）和微信開發者工具[5]。開發的主要平臺為配備Windows 10操作系統的個人計算機，同時搭載了Intel（R） Core（TM） i7-9700 CPU與NVIDIA GeForce GTX 1650 GPU。采用HBuilder 為代碼編輯器及微信開發者工具為運行平臺。

如圖6所示，新用戶可以通過微信快速登錄。首先跳轉到微信小程序首頁，首次登錄需要用戶在我的信息→我的車輛中添加車輛信息。

頁面下方有“充電信息”“我要充電”“我的信息”導航窗口，能夠進入對應的界面。

如圖7所示，用戶在“我要充電”界面，需輸入相關信息然后進行有序充電，其中“車牌”通過選擇已經添加入車輛信息，“車型”和“電池容量”根據已經添加車輛信息自動完成輸入，“充電樁ID”由用戶輸入或掃描二維碼自動填充，“初始SOC”“提車SOC”和“提車時間”需由用戶輸入?！疤彳嘢OC”與“提車時間”支持后續更改。點擊“有序充電”按鈕后，“有序充電”按鈕變為“更新設置”按鈕。

如圖8所示，用戶在“充電管理”界面選擇正在充電的任務，可以查看當前任務的相關信息，包括車輛型號、車牌、充電樁編號、當前充電功率、當前充電電流、當前SOC、預計完成時間和已充電量?！皢柼枴保狐c擊“問號”按鈕，將彈出對相關概念的解釋說明。“停止充電”：點擊“停止充電”按鈕，充電樁進入“待機”狀態，再次充電時，需要重新刷卡并在微信小程序中重新配置。

4 ?結束語

本系統是基于于電動汽車立體車庫智能管控系統進行開發的電動汽車有序充電智能管控軟件平臺。電動汽車有序充電后臺管理軟件可以實現對充電樁的遠程監控和管理，確保充電樁的正常運行和充電服務的順利進行；微信小程序則為用戶提供了便捷的充電服務預約和支付功能，提高了充電服務的便利性和用戶體驗。該平臺結合了后臺管理和用戶端功能，實現了對電動車充電服務的全面管控和優化，為用戶和運營商提供了更加便捷和高效的充電服務體驗。

參考文獻：

[1] 翟佳恬.新能源汽車的發展現狀與前景分析[J].汽車實用技術，2023，48（20）：193-198.

[2] 路興勇.電動汽車智能充電樁的設計與應用研究[J].內燃機與配件，2023（21）：51-53.

[3] 鄭麗輝.電動汽車充電樁電量遠程監控系統設計與分析[J].農機使用與維修，2023（10）：42-45.

[4] 劉小丹.C++與Java程序設計語言的特征研究[J].電腦編程技巧與維護，2023（10）：52-54.

[5] 過如意，謝春麗，張小林，等.基于OpenCV的“易趣閣”智慧校園服務小程序[J].科技創新與應用，2023，13（31）：59-62.