基于云平台的智能充电服务系统设计与应用

来源:用户上传      作者:

　　【摘要】新能源清洁能源汽车是汽车行业的发展方向，其中电动汽车更是国内外主要的研究方向，在拥有零污染、零噪音、驾驶简单等优点的同时，电动汽车的续航方式仍在探索之中。本文围绕电动汽车（EV）充电技术、基于云平台的电动汽车智能充电系统的设计及主要功能、电动汽车智能充电系统的性能测试三个方面展开讨论，介绍并验证充电桩充电与服务云平台相结合的服务方式，为解决电动汽车续航方式提供参考。
　　【关键词】电动汽车 云平台 智能充电系统
　　
　　引言
　　随着我国经济的发展，对于能源的消耗越来越大，常规实化燃料作为一种不可再生能源，储量有限，必将越用越少，使用中還会对大气造成了很大程度的污染。目前，很多国家和科研机构正在积极致力于电动汽车的研发与生产，我国的汽车行业在汽油发动机领域落后于外国，正积极加快电动汽车的研发，因为起步较早，有弯道超车的趋势，而且电动汽车已经成为节能减排与改善地球环境的必然趋势。
　　电动汽车凭借其零污染、零噪音、驾驶简单的优势一度成为人们关注的焦点，但是，电动汽车续航能力弱、以及充电不方便等缺点也成为现实大范围使用的障碍。目前电动汽车采用蓄电池作为动力来源，当电压低时，就必须进行电能补给，否则电池寿命将会受到很大影响。
　　本系统的研究将解决电动汽车、电动车临时充电的问题，还能够对动力电池进行维护保养提示、自动充电断电切换，具有人性化的人机交互界面和完善的通讯能力。确保用户操作简便实现智能化。
　　一、电动汽车（EV）充电技术
　　目前，电动汽车（EV）充电的方法主要有：
　　1、接触式充电。接触式桩充电将交流电经过整流器转换为直流电，向电动汽车的动力电池组直接充电。接触式充电桩技术成熟，结构简单，使用方便，价格便宜。但充电时要用小电流充电，充电时间长，安全性较差。
　　2、感应式充电。感应式车载充电器充电时间较短，不需要用插头和插座接触，安全性较好。但只能在装有感应式充电站的地方，和装有感应充电装置的电动汽车，才能进行感应充电。目前使用较不方便，充电时，会产生感应损耗，效率较低，造价也较高
　　3、更换电池组。这种充电方法为每一辆电动汽车准备了两组蓄电池，一组为电动汽车提供电源的同事，另一组处于地面充电状态，当车载电池组电量不足的时候，可以及时地拆下并更换已经充足电量的电池组。这种方式能够实现最短时间的充电过程。但是需要建设大量的电池更换站，需要大量人员进行维护。投资成本大，智能化程度低，不予采用。
　　本研究只考虑交流220V、380V充电桩的监控系统的设计。
　　二、基于云平台的智能电动汽车充电服务系统的设计
　　本系统主要包括智能云平台、智能充电装置和智能终端APP等三大部分。其中云平台包括智能充电调度系统、管理系统以及数据库。充电调度系统可根据用户和充电桩需求不同，可以调用多种充电策略，并为用户推荐最合适的充电方案，方便用户充电。管理系统主要实现充电和用户的信息管理;数据库实现数据存储和更新。智慧充电装置安装有物联网感知模块、控制模块和Wifi模块，提供数据采集、互联网和充电控制功能。用户主要是移动端APP用户，可为其提供便捷的充电服务。
　　充电桩充电管理云平台基于WEB网页对电动汽车充电桩进行有效地监控和管理。平台对充电信息、故障信息及运营信息进行统计显示，根据长时间的重要的数据积累为分析基础，为用户提供维护保养电动汽车的依据。主要功能为：监控充电状态;查询充电记录、定时上报状态记录、交易支付记录、故障历史记录;对充电历史记录从不同角度统计分析，使用图标结合方式直观对比查看;用户充电管理业务，包括分时电价，预约价格，用户卡操作，车辆信息等。
　　智能充电装置不再仅限于充电、计量、保护，智能性也在不断地提高。客户的移动终端可以控制充电装置的启停，结合用户的充电条件，充电装置可将信息上传服务器并在APP界面展示充电的信息。智能充电装置有几部分组成。MCU单元负责控制整个充电装置的指令发送及信息的发布，使用的芯片为性价比极高的CORTEX-MO系列，通过串口或SPI总线实现与WIFI通信模块之间的通信，借助485总线实现与数字电能表之间的通信，借助I2C总线实现与FLASH存储单元之间的通信，将平台数据与充电装置结合，实现APP连接下的远程控制以及安全问题的上报。
　　智能终端APP客户端支持Android V2.3.3及以上系统的，整体按照C/S体系结构设计，多层次体系结构，提升灵活性能以及扩展性能。多层体系包括视图层、业务逻辑层和业务实体层三层。第一层视图层，实现与用户交互，根据用户的请求进行响应，并对业务逻辑层的接口进行调用。第二层业务逻辑层主要负责具体业务逻辑的完成、具体包括读取服务器发出的数据请求以及本地数据库中的数据。第三层业务实体层主要包含每个业务实体对网关服务发出的数据请求以及数据解析请求。
　　三、电动汽车智能充电系统的性能测试
　　经过现场测试，电动汽车智能充电系统能够满足智能充电及监控管理的要求，并且具备电池的维护和保养功能，实现了用户注册、缴费、余额查询、远程实施监控查看充电状态、预约充电等便捷充电服务。随着使用频率和充电次数的增加，必将积累更多的充电和使用信息，通过大量的数据分析可为用户提供更加智能的充电和维护保养方案。
　　参考文献：
　　[1]徐木政 . 基于嵌入式 ARM 的电动汽车智能充电系统的设计 [J]. 淮海工学院学报 （ 自然科学版 ），2018，27（01）：30-33.
　　[2]赵慧娟 . 浅析电动汽车充电桩系统设计 [J]. 电脑知识与技术 ，2017， 13（30）：255-256.
　　[3]张然 ， 牛荣义 ， 张建洲 . 基于智能服务网络的电动汽车充电 产业发展趋势研究 [J]. 机械制造与自动化 ，2018，47（03）：241-244.
　　[4]李洪峰 ， 李红霞 ， 陈志刚 ， 李志超 ， 徐鹏 . 一种新型电动汽车充电桩技术方案探讨 [J]. 电力系统保护与控制 ，2017，45 （6）：142-147.
　　[5]王旭 ， 齐向东 . 电动汽车智能充电桩的设计与研究 [J]. 广西电力 . 机电工程 ，2014，31（3）：393-396.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-14969406.htm