淺析智能電網(wǎng)框架下電動(dòng)汽車智能充電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214405

摘要：近年來，電動(dòng)汽車和插電式電動(dòng)汽車的銷量穩(wěn)步增長(zhǎng)，充電樁數(shù)量急劇增加,這一現(xiàn)象可能會(huì)給電網(wǎng)和當(dāng)?shù)嘏潆婋娐泛妥儔浩髟斐韶?fù)擔(dān)，而且可能會(huì)導(dǎo)致電力公司的成本增加。文中介紹了智能電網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)邏輯，使電動(dòng)汽車、PEV與電網(wǎng)之間能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)交互。這種智能和動(dòng)態(tài)的交互能夠減輕電網(wǎng)負(fù)荷，從而減少成本，避免負(fù)載過大造成的損害。文中以開發(fā)算法為主，提出了完整的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)充電速度快、效率高，可以成功地用于減輕電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；電網(wǎng)平衡和優(yōu)化；智能充電；智能電網(wǎng)

0引言

電動(dòng)汽車是符合當(dāng)前時(shí)代發(fā)展需求的低碳化交通工具，我國電動(dòng)汽車和插電式電動(dòng)汽車數(shù)量不斷增加，圖1為我國PEV銷售的當(dāng)前趨勢(shì)，這一趨勢(shì)預(yù)計(jì)將繼續(xù)增加。

截至2020年6月底，全國各類充電樁保有量達(dá)132.2萬個(gè)，其中公共充電樁為55.8萬個(gè)，數(shù)量位居全球位。隨著充電樁數(shù)量的增多，當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)負(fù)荷增加會(huì)使社區(qū)居民的生活方式受到影響。充電樁增加還會(huì)增加功率損耗和電壓變化,并縮短配電電路和變壓器的壽命。解決這一問題的有效辦法就是智能充電。

目前,國內(nèi)外學(xué)者對(duì)PEV做了大量的研究。主基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目要通過路由技術(shù)和新型動(dòng)力系統(tǒng)管理技術(shù)來優(yōu)化PEV的能耗。但對(duì)智能充電的研究不多,僅有理論上的一些研究。從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度研究了智能充電的實(shí)施。提出了智能充電算法，根據(jù)估計(jì)的變壓器溫度管理PEV充電。研究表明,與交流1級(jí)（110V)相比,交流2級(jí)(240V)充電導(dǎo)致的老化更為嚴(yán)重。

還有一些文獻(xiàn)對(duì)V2G技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)研究。從理論角度研究了V2G,研究表明,實(shí)施V2G將使充電成本降低,并使PHEV用戶的利潤提高。文獻(xiàn)[18]提出了一種基于模糊的V2G系統(tǒng)計(jì)費(fèi)策略。然而,實(shí)施V2G系統(tǒng)需要很多相應(yīng)設(shè)備,比如安裝智能電表、與V2G兼容的電動(dòng)汽車供電設(shè)備和車輛側(cè)的DC-AC轉(zhuǎn)換器等。

圖1中國純電動(dòng)汽車產(chǎn)銷量及增速

由此可以看出，傳統(tǒng)電網(wǎng)是一個(gè)剛性系統(tǒng),電源的接人與退出、電能量的傳輸?shù)榷既狈椥裕妱?dòng)汽車充電對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)的影響較大，難以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化。因此，本文介紹了智能電網(wǎng)框架下智能充電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。使電動(dòng)汽車、PEV與電網(wǎng)之間能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)交互。從而減少成本，避免負(fù)載過大造成的損害。本文以開發(fā)算法為主，提出了完整的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)充電速度快、效率高，可以成功地于減輕電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)。

1智能充電

實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與PEV之間的智能系統(tǒng)交互是解決電力需求突然飆升可行、便宜的解決方案。智能充電主要體現(xiàn)在充電系統(tǒng)能夠根據(jù)未來電網(wǎng)電價(jià)和可用負(fù)載實(shí)時(shí)調(diào)整充電方案，使用戶花費(fèi)少，對(duì)電網(wǎng)的影響小。本文介紹的OC顯示了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計(jì)。該過程如下：人們下午5時(shí)－6時(shí)左右下班回家。這一時(shí)間通常是電網(wǎng)需求的高峰時(shí)段。圖2示出了夏季一天的典型家庭負(fù)荷。

圖2　夏季一天的典型家庭負(fù)荷

當(dāng)人們下班回到家時(shí)，通常把PEV接人電網(wǎng)。如果同一個(gè)小區(qū)內(nèi)有很多的用戶在同一時(shí)間段內(nèi)將其PEV接入電網(wǎng)，這將給電網(wǎng)帶來巨大的負(fù)荷。該負(fù)荷可能超過本地變壓器和/或電力公司所能處 理的負(fù)荷。這些額外的負(fù)載可能會(huì)導(dǎo)致停電，因?yàn)榕潆婋娐房赡苓^載，或者本地變壓器將過載并發(fā)生 故障。智能充電將通過允許PEV與實(shí)用程序通信來解決此問題。智能充電主要包含以下兩個(gè)接口：客戶與PEV的接口和PEV與電網(wǎng)的接口。

1.1客戶與PEV的接口

客戶與PEV的接口主要是在一天中的任何時(shí)間將PEV接人電網(wǎng)。在沒有任何智能充電實(shí)施的情況下,PEV應(yīng)以車載充電器模塊可以處理的任何額定功率或車載控制器的速率開始充電。實(shí)施智能充電后,PEV不會(huì)立即開始充電。車輛插上電源后，客戶將選擇目標(biāo)充電狀態(tài)以及未來24小時(shí)內(nèi)充電事件的開始/結(jié)束時(shí)間。然后系統(tǒng)計(jì)算出快、便宜和優(yōu)化的充電方式以供客戶選擇。

快的充電方式是車輛將立即開始充電，并在全功率，而不考慮電力成本或公用事業(yè)負(fù)荷。便宜的充電方式會(huì)讓客戶選擇在盡可能低的成本時(shí)間內(nèi)收費(fèi)。這意味著充電可能不會(huì)立即啟動(dòng)，而是可能在電價(jià)較低的時(shí)候啟動(dòng)。優(yōu)化的充電方式是通過與電網(wǎng)通信來優(yōu)化充電，以提供便宜的充電時(shí)間，同時(shí)受電力公司提供的車輛總允許功耗的限制。這一選項(xiàng)還意味著，考慮到電力成本和電力公司設(shè)定的電力上限，充電可能不會(huì)立即開始，而是在不同的時(shí)間開始。

1.2PEV與電網(wǎng)的接口

PEV與電網(wǎng)的接口允許電網(wǎng)發(fā)送的數(shù)據(jù)用于計(jì)算信息，然后PEV才能將其傳輸回網(wǎng)頁。電力公司向車輛發(fā)送數(shù)據(jù)，只要車輛接通電源，這些數(shù)據(jù)就會(huì)被發(fā)送出去。此數(shù)據(jù)包括兩個(gè)數(shù)組。一個(gè)數(shù)組表示未來24小時(shí)的電價(jià)，另一個(gè)數(shù)組表示需求響應(yīng)負(fù)載控制,即車輛在未來24小時(shí)內(nèi)允許消耗的負(fù)載百分比。本文所開發(fā)的系統(tǒng)，陣列的總長(zhǎng)度選為96個(gè)元素。數(shù)據(jù)涵蓋了接下來24小時(shí)內(nèi)所有15分鐘的時(shí)間間隔。每小時(shí)有四個(gè)15分鐘的間隔（4×24=96）。圖3和4顯示了電網(wǎng)可能發(fā)送的樣本數(shù)據(jù)，分別表示價(jià)格和DRLC。

圖3車輛從電網(wǎng)接收的價(jià)格數(shù)據(jù)樣本

圖4車輛從電網(wǎng)接收的DRLC數(shù)據(jù)樣本

2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

在第1節(jié)中,我們描述了整個(gè)智能充電系統(tǒng)。本節(jié)將詳細(xì)描述該系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)。圖5顯示了系統(tǒng)的組成。PEV框表示車輛和車載模塊。OBCM是車載充電模式，它控制充電和電池內(nèi)部允許的電量。混合控制處理器是PEV的主控制器。數(shù)據(jù)記錄管理是車輛和云之間的接口模塊。有兩個(gè)多協(xié)議路由器。一個(gè)放在車上，叫做PEVMPR，另一個(gè)放在EVSE上，叫做EVSEMPR。MPR的任務(wù)是在車輛和電動(dòng)車輛供電設(shè)備之間提供充分的握手。應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)是將ZigBee信號(hào)轉(zhuǎn)換為Wi-Fi的模塊。智能電表可以提供成本和DRLC數(shù)據(jù)，由電力公司提供。電力線載波是車輛和電動(dòng)車輛供電設(shè)備之間使用的通信協(xié)議。控制器局域網(wǎng)是大多數(shù)汽車模塊之間使用的通用通信協(xié)議。

圖5智能充電系統(tǒng)的組成

當(dāng)連接器連接到PEV時(shí),OBCM識(shí)別并將其與HCP模塊通信。通常情況下,充電應(yīng)啟動(dòng)，電源將開始從電網(wǎng)轉(zhuǎn)移到高壓電池。在智能充電的情況下，智能電表將通過ZigBee鏈路向ALG模塊傳輸下一個(gè)24小時(shí)數(shù)據(jù)的所有價(jià)格和DRLC信息,如圖3、圖4所示。ALG模塊然后通過家庭/辦公室WiFi將此信息傳輸?shù)紼VSEMPR。然后,EVSEMPR使用PLC將相同的信息傳輸?shù)杰囕vMPR。車輛MPR(PEVMPR)接收此信息，然后通過CAN將其傳送給車輛。一旦車輛接收到此信息，它就斷定連接器已連接到智能電網(wǎng)系統(tǒng)，并啟動(dòng)相應(yīng)的計(jì)算，然后通過CAN將結(jié)果傳送到DRM模塊。然后，DRM模塊通過互聯(lián)網(wǎng)將此信息發(fā)送到駕駛員/客戶可以訪問并與PEV通信的網(wǎng)頁。DRM模塊裝有一張?jiān)试S進(jìn)行此通信的手機(jī)SIM卡。DRM充當(dāng)客戶和PEV之間的信使。客戶選擇目標(biāo)PEV的SOC、開始、結(jié)束日期和時(shí)間，然后將此信息發(fā)送到車輛。網(wǎng)頁服務(wù)器將此信息傳遞給DRM。然后,DRM將此信息傳送給車輛。車輛現(xiàn)在擁有計(jì)算結(jié)果所需的所有信息。結(jié)果包括充電成本、開始和結(jié)束時(shí)間以及快、便宜和優(yōu)化選項(xiàng)的結(jié)束SOC。這些結(jié)果隨后通過DRM發(fā)送回客戶。然后客戶選擇任一選項(xiàng)并將結(jié)果發(fā)送到車輛。然后，車輛將遵循命令選項(xiàng)，該選項(xiàng)可能包括繼續(xù)為車輛充電或停止充電并在客戶選擇的其他時(shí)間充電。

3 電動(dòng)汽車智能充電系統(tǒng)架構(gòu)

基于以上深度的分析，解決車聯(lián)網(wǎng)充電服務(wù)問題的根本要從兩個(gè)方面入手：一是加強(qiáng)車聯(lián)網(wǎng)能源供應(yīng)與充電需求的匹配度；二是增加充電樁自檢測(cè)能力，并能通過程序自優(yōu)化方法對(duì)充電樁進(jìn)行升級(jí)。本文針對(duì)兩個(gè)主要需求采用邊緣云模塊的方式，不同的云功能設(shè)計(jì)不同的模塊，還能借助云特性實(shí)現(xiàn)云模塊間的數(shù)據(jù)耦合與擴(kuò)展。通過功能云數(shù)據(jù)與能源管理系統(tǒng)內(nèi)其他設(shè)備相互聯(lián)系，可支撐整個(gè)充電過程服務(wù)的實(shí)現(xiàn)。整體架構(gòu)如圖6所示。

圖6 基于云平臺(tái)數(shù)據(jù)管理架構(gòu)

車聯(lián)網(wǎng)對(duì)于封閉式的電網(wǎng)而言，屬于信息外網(wǎng)，因此架構(gòu)從縱向來看劃分為信息內(nèi)網(wǎng)與信息外網(wǎng)兩部分。信息內(nèi)網(wǎng)側(cè)重于能源側(cè)，包括配電網(wǎng)發(fā)電-充電樁供電-供電交易計(jì)量，其過程具體可描述為智能配電網(wǎng)將傳統(tǒng)電網(wǎng)或分布式新能源等不同形式能源通過10kV電纜通道傳輸?shù)侥茉绰酚善鳎赡茉绰酚善鞲鶕?jù)用戶需求將能源分配給的汽車充電，并將充電結(jié)果反饋到交易中心進(jìn)行記錄，完成收費(fèi)過程。信息外網(wǎng)側(cè)重于充電服務(wù)，主要由用戶電動(dòng)汽車、用戶信息交互APP及車聯(lián)網(wǎng)組成，其過程具體可描述為當(dāng)車輛需要充電時(shí)，利用APP軟件將需求發(fā)送到車聯(lián)網(wǎng)，車聯(lián)網(wǎng)根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)充電樁圈的空閑情況及設(shè)備狀態(tài)情況，合理推送充電方案，完成充電過程。

基于邊緣云平臺(tái)的車聯(lián)網(wǎng)服務(wù)架構(gòu)與傳統(tǒng)架構(gòu)的不同之處在于，部分原由能源交易管理系統(tǒng)執(zhí)行的功能下放到車聯(lián)網(wǎng)內(nèi)。BMS（Battery ManagementSystem）是動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的約束，掌握電池的狀態(tài)，保證充放電過程的安全，功能模塊集成在車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)中；能源管理系統(tǒng)對(duì)每個(gè)充電樁運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)邏輯形式發(fā)送到車聯(lián)網(wǎng)云端，進(jìn)行鏡像存儲(chǔ)，車聯(lián)網(wǎng)中的控制云能更充分結(jié)合用戶用能行為習(xí)慣，將用戶群體需求圈中的所有充電樁供能

狀態(tài)集中建模，綜合參考用戶等待時(shí)間、充電樁群綜合供能效率、車輛服務(wù)移動(dòng)綜合距離等評(píng)價(jià)參量，保證分配方案的合理化。將控制權(quán)下放到車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，1.它屬于分布式管理方式，采用邊緣云處理的方法，能夠更快地出具分配方案，相比能源管理系統(tǒng)集中式處理方式，效率和準(zhǔn)確率均會(huì)有所提升，也能降低集中數(shù)據(jù)管理的負(fù)擔(dān)；2.它與用戶直接接觸，可以較靈活地根據(jù)用戶充電習(xí)慣的改變而優(yōu)化能源分配模型，實(shí)時(shí)更新云數(shù)據(jù)庫空間內(nèi)容，以更多數(shù)據(jù)服務(wù)形式滿足用戶服務(wù)的要求。

其次基于邊緣云平臺(tái)增加的檢測(cè)云模塊，通過在系統(tǒng)主站部署一套智能化檢測(cè)裝置，提前將常規(guī)性充電樁運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)方案轉(zhuǎn)換成軟件編碼形式，周期性地下發(fā)自檢模式控制指令，充電樁會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)自檢功能，完成線纜連接、電流額定功率、通信故障等系列檢測(cè)程序，終形成自檢報(bào)告，對(duì)于有問題節(jié)點(diǎn)會(huì)將警示消息傳輸?shù)杰嚶?lián)網(wǎng)，車聯(lián)網(wǎng)會(huì)根據(jù)充電樁狀態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整分配方案，并下發(fā)檢修信息到能源管理平臺(tái)，報(bào)送電網(wǎng)進(jìn)行檢修。檢測(cè)云從設(shè)備自身狀態(tài)出發(fā)提升了設(shè)備使用壽命，也變相緩解了充電樁使用的壓力。

4 基于邊緣計(jì)算的有序充電算法實(shí)現(xiàn)

車聯(lián)網(wǎng)有序充電服務(wù)過程以用戶側(cè)需求為主，按照先預(yù)測(cè)用戶充電需求趨勢(shì)來提前部署充電樁分配方案。如果采用傳統(tǒng)的需求與充電樁實(shí)時(shí)匹配方案，經(jīng)常出現(xiàn)充電樁無空閑的狀態(tài)，因此要對(duì)需求提前預(yù)測(cè)，才能盡量保障能源的供應(yīng)。有序充電流程如圖7所示。

圖7 有序充電流程

電動(dòng)汽車用戶接收到的信息可能包括電價(jià)信息、獎(jiǎng)勵(lì)和懲罰信息、充放電功率限制、充放電時(shí)間限制等。這些信息可能來自于不同的主體，電動(dòng)汽車用戶根據(jù)這些信息結(jié)合自身的行駛需求，對(duì)各種信息做出選擇和響應(yīng)決策。同一充電設(shè)施可能被多個(gè)用戶使用，電動(dòng)汽車用戶并不是直接的電力用戶。在這些公共停車位上，包含了長(zhǎng)時(shí)間充電或快速充電的需求，可具備功率較大的交流充電或者直流充電設(shè)施。這些充電設(shè)施應(yīng)具備用戶識(shí)別和充電費(fèi)用結(jié)算功能。多輛電動(dòng)汽車充放電協(xié)調(diào)控制的目標(biāo)包括：1.執(zhí)行上級(jí)控制命令；2.滿足各電動(dòng)汽車用戶的充電需求。在控制過程中，電動(dòng)汽車接入、退出，各控制對(duì)象的狀態(tài)在不斷地變化。協(xié)調(diào)控制策略應(yīng)實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地進(jìn)行調(diào)整，可見控制策略是有序充電規(guī)則制定的核心。本文采用基于密度聚類的方式對(duì)用戶充電行為數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，具體測(cè)算過程如下：

（1）構(gòu)建一個(gè)三維的信息采集坐標(biāo)，橫坐標(biāo)為用戶需要充電時(shí)間，縱坐標(biāo)為充電電量，空間坐標(biāo)為發(fā)出充電需求時(shí)車輛所在位置。

（2）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，選擇不同時(shí)間段的充電行為進(jìn)行采集，在三維坐標(biāo)軸上記錄下多方面信息，在坐標(biāo)軸上標(biāo)識(shí)出的一個(gè)點(diǎn)表示一個(gè)車輛在某個(gè)空間位置需要充電的電量信息，終在坐標(biāo)軸上形成多個(gè)標(biāo)識(shí)位置不同的節(jié)點(diǎn)。

（3）將n個(gè)訓(xùn)練節(jié)點(diǎn)均標(biāo)識(shí)在坐標(biāo)軸上，從圖面上初步確定了核心節(jié)點(diǎn)k，以這k個(gè)核心節(jié)點(diǎn)為起點(diǎn)，設(shè)定距離門限值δ，分別計(jì)算k個(gè)核心節(jié)點(diǎn)周圍節(jié)點(diǎn)的距離，計(jì)算條件如下：

通過計(jì)算，可以形成k個(gè)不同范圍密度圈。

計(jì)算遺漏節(jié)點(diǎn)t，將每個(gè)遺漏點(diǎn)再分別與k個(gè)密度圈的節(jié)點(diǎn)計(jì)算距離，選擇小的距離值，然后納入到此密度圈中；依次計(jì)算，直到遺漏節(jié)點(diǎn)劃分完畢，記錄t個(gè)節(jié)點(diǎn)距離值L，并備注為特殊節(jié)點(diǎn)。具體映射模型如圖8所示。

圖8基于密度計(jì)算的需求-能源映射模型

至此，完成用戶充電行為的坐標(biāo)描述，用能行為直觀地表示成不同的能量密度圈，機(jī)器可以容易計(jì)算出每個(gè)密度圈中表示的充電總量、車輛數(shù)量、聚集時(shí)間段和充電區(qū)域，從而可以大致描繪出詳細(xì)的充電行為曲線圖。依照此行為曲線圖中位置及電量參量，將充電樁群進(jìn)行密度劃分，同樣形成不同的密度集，將兩個(gè)密度集進(jìn)行比對(duì)，構(gòu)建兩個(gè)參量的密度圈一對(duì)一、一對(duì)多的映射關(guān)系。

（1）充電樁聚集密度太零散，用戶需求側(cè)一個(gè)密度圈會(huì)對(duì)應(yīng)多個(gè)能量側(cè)密度圈。

（2）用戶用能量過大，同樣需要多個(gè)能量側(cè)密度圈來映射。

（3）一對(duì)一的情況是指用戶側(cè)需求剛好在同區(qū)域的能量圈范圍內(nèi)[8]。

無論哪種映射關(guān)系，具體到圈內(nèi)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的映射關(guān)系均是在能量維度滿足的條件下，距離短原理來計(jì)算。按照需求側(cè)和能源側(cè)負(fù)荷曲線匹配結(jié)果形成充電序列，車聯(lián)網(wǎng)以設(shè)定順序下發(fā)充電樁分配指令，電動(dòng)汽車依照指令完成充電路徑。通過本文設(shè)計(jì)的有序充電服務(wù)計(jì)算模型，實(shí)現(xiàn)了充電樁運(yùn)行狀態(tài)與用戶需求的共同聯(lián)網(wǎng)分析，分析模型在控制云中集成實(shí)現(xiàn)，適應(yīng)用戶需求改變和充電樁狀態(tài)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，可以實(shí)時(shí)更新模型條件及映射關(guān)系，保持車聯(lián)網(wǎng)服務(wù)模型的適應(yīng)性。

5安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺(tái)系統(tǒng)選型方案

5.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費(fèi)運(yùn)營云平臺(tái)系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)接入系統(tǒng)的電動(dòng)電動(dòng)自行車充電站以及各個(gè)充電整法行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控充電樁運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理，交易結(jié)算，資要管理、電能管理，明細(xì)查詢等。同時(shí)對(duì)充電機(jī)過溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣低各類故障進(jìn)行預(yù)警；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

5.2應(yīng)用場(chǎng)所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實(shí)業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)。

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)分為四層：

1）即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)層和客戶端層。

2）數(shù)據(jù)采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù)，并進(jìn)行電能計(jì)量和保護(hù)。

3）網(wǎng)絡(luò)傳輸層：通過4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

4）數(shù)據(jù)層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器部署數(shù)據(jù)采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務(wù)器部署實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。

5）應(yīng)客戶端層：系統(tǒng)管理員可在瀏覽器中訪問電瓶車充電樁收費(fèi)平臺(tái)。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動(dòng)充電。

小區(qū)充電平臺(tái)功能主要涵蓋充電設(shè)施智能化大屏、實(shí)時(shí)監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計(jì)分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能，同時(shí)為運(yùn)維人員提供運(yùn)維APP，充電用戶提供充電小程序。

5.4安科瑞充電樁云平臺(tái)系統(tǒng)功能

5.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點(diǎn)分布情況，對(duì)設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時(shí)長(zhǎng)、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)顯示，同時(shí)可查看每個(gè)站點(diǎn)的站點(diǎn)信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統(tǒng)一管理小區(qū)充電樁，查看設(shè)備使用率，合理分配資源。

5.4.2實(shí)時(shí)監(jiān)控

實(shí)時(shí)監(jiān)視充電設(shè)施運(yùn)行狀況，主要包括充電樁運(yùn)行狀態(tài)、回路狀態(tài)、充電過程中的充電電量、充電電壓電流，充電樁告警信息等。

5.4.3交易管理

平臺(tái)管理人員可管理充電用戶賬戶，對(duì)其進(jìn)行賬戶進(jìn)行充值、退款、凍結(jié)、注銷等操作，可查看小區(qū)用戶每日的充電交易詳細(xì)信息。

5.4.4故障管理

設(shè)備自動(dòng)上報(bào)故障信息，平臺(tái)管理人員可通過平臺(tái)查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理，同時(shí)運(yùn)維人員可通過運(yùn)維APP收取故障推送，運(yùn)維人員在運(yùn)維工作完成后將結(jié)果上報(bào)。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場(chǎng)問題。

5.4.5統(tǒng)計(jì)分析

通過系統(tǒng)平臺(tái)，從充電站點(diǎn)、充電設(shè)施、、充電時(shí)間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統(tǒng)計(jì)信息、能耗統(tǒng)計(jì)信息等。

5.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺(tái)建立運(yùn)營商戶，運(yùn)營商可建立和管理其運(yùn)營所需站點(diǎn)和充電設(shè)施，維護(hù)充電設(shè)施信息、價(jià)格策略、折扣、優(yōu)惠活動(dòng)，同時(shí)可管理在線卡用戶充值、凍結(jié)和解綁。

5.4.7運(yùn)維APP

面向運(yùn)維人員使用，可以對(duì)站點(diǎn)和充電樁進(jìn)行管理、能夠進(jìn)行故障閉環(huán)處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況，進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置，同時(shí)可接收故障推送

5.4.8充電小程序

面向充電用戶使用，可查看附近空閑設(shè)備，主要包含掃碼充電、賬戶充值，充電卡綁定、交易查詢、故障申訴等功能。

5.5系統(tǒng)硬件配置

6結(jié)束語

提出了一個(gè)描述如何實(shí)現(xiàn)智能充電的設(shè)計(jì)思路和方法。該充電系統(tǒng)能夠根據(jù)未來電網(wǎng)電價(jià)和可用負(fù)載實(shí)時(shí)調(diào)整充電方案，使用戶花費(fèi)少，對(duì)電網(wǎng)的影響小。本文介紹了用于計(jì)算成本、充電時(shí)間和終SOC的算法,以獲得便宜、快和優(yōu)化的方案。該使電動(dòng)汽車、PEV與電網(wǎng)之間能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)交互。與現(xiàn)有充電技術(shù)相比，提出的充電技術(shù)在不需過多的智能設(shè)備支撐下，能夠減少成本，避免負(fù)載過大造成的損害，可以成功地用于減輕電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)。賦予新功能的車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)不僅實(shí)現(xiàn)了車輛充電數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)及可視化控制功能，還實(shí)現(xiàn)了充電樁站設(shè)備的自動(dòng)檢測(cè)能力，節(jié)約了大量人力的常規(guī)檢查。

參考文獻(xiàn)

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2. 李景麗，楊旭晨，張琳娟,等．規(guī)模化電動(dòng)汽車有序充電分層控制策略研究

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05版