談電動汽車充電樁數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控

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摘要：隨著能源短缺和環(huán)境污染的日益嚴重，國家開始加大對能源環(huán)境的治理，電動汽車逐漸進入人們的視野。作為電動汽車的基礎設施，充電站的建設已經(jīng)迫在眉睫，因此與之配套的充電樁監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)與研究有著重要的意義。

關鍵詞：電動汽車；充電樁；數(shù)據(jù)采集；監(jiān)控

一、引言

由于日益嚴重的環(huán)境和能源問題，并且伴有環(huán)境污染和能源消耗，傳統(tǒng)燃料汽車變得越來越受關注。由于電動汽車具有清潔，環(huán)保和節(jié)能的特點，我們希望許多國家的政府重視電動汽車，并成為減少環(huán)境污染和減少對石油依賴的重要交通工具。此外，各國政府出臺了各種鼓勵性政策和具體措施，以幫助汽車企業(yè)積極參與和促進電動汽車的發(fā)展。電動汽車行業(yè)的發(fā)展仍然存在兩個主要瓶頸。一種是動力電池本身，另一種是充電方法。充電技術的挑戰(zhàn)之一是充電監(jiān)控，傳統(tǒng)的充電監(jiān)控系統(tǒng)所使用的控制軟件通常基于前端和后端結(jié)構(gòu)，難以維護命令代碼，不便于擴展功能，因此充電控制隨著系統(tǒng)復雜性的增加，很難適應。隨著IT技術的不斷發(fā)展，嵌入式實時操作系統(tǒng)已廣泛應用于制造業(yè)、過程控制、通信等領域，并以此為契機，將嵌入式實時操作系統(tǒng)引入到充電監(jiān)控中。在該系統(tǒng)中，監(jiān)控系統(tǒng)的功能可以擴展，以滿足電動汽車對充電系統(tǒng)的技術要求。

二、充電樁系統(tǒng)的組成及概述

根據(jù)設計目的和要求，設計充電監(jiān)控數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，如圖1所示。考慮到許多充電器和充電站品牌的混雜，必須配置多個工作站進行充電監(jiān)控數(shù)據(jù)的收集，每個工作站需要收集與多個充電器的充電過程有關的數(shù)據(jù)，并且可以隨時分發(fā)給充電器。計費模式和其他功能的相關參數(shù)也應考慮從數(shù)據(jù)庫服務器收到的時間調(diào)整命令。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中配置的數(shù)據(jù)庫服務器主要用于存儲充電監(jiān)控工作站傳輸?shù)某潆娺^程中電池盒和電池單體的相關數(shù)據(jù)，并可以執(zhí)行曲線查詢和報告查詢等相關數(shù)據(jù)功能作為充電和電池狀態(tài)系統(tǒng)的提供者，通常將備用數(shù)據(jù)庫服務器配置為確保操作數(shù)據(jù)冗余和可靠性，來自特定設備的實時和歷史數(shù)據(jù)可以根據(jù)需要傳輸?shù)狡渌到y(tǒng)。收費數(shù)據(jù)采集工作站和數(shù)據(jù)服務器之間使用以太網(wǎng)連接，以確保數(shù)據(jù)交換的速度和可靠性。充電數(shù)據(jù)采集工作站與充電器之間采用CAN總線通信，通信協(xié)議采用CAN2.0標準標準網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)設計，將整個充電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分為以下四個部分：

（一）數(shù)據(jù)通訊它主要包括CAN總線通信協(xié)議的配置和解釋等內(nèi)容。由于整個數(shù)據(jù)傳輸都是通過CAN總線進行的，因此協(xié)議是否合理與項目通信的質(zhì)量和傳輸效率有關。處理通訊協(xié)議時，可以批量上傳電池數(shù)據(jù)，每批數(shù)據(jù)用唯一的ID進行表示。CAN是一條共享的廣播總線（也就是說，任何節(jié)點都可以接收和傳輸信息），并支持高達1Mbps的數(shù)據(jù)速率。在1Mbps的速度下，CAN總線的距離接近30m，在10kbps的速度下，最長可達6km。該充電樁監(jiān)測系統(tǒng)的設計速度為250Kbps，所有錯誤檢測、錯誤糾正、發(fā)送和接收都是通過CAN控制器的硬件完成的，而CAN總線網(wǎng)絡的建立主要負責相應設備協(xié)議的開發(fā)，并分析程序。

（二）采集工作站收集工作站可以在監(jiān)視過程中充當通信服務器，收集的數(shù)據(jù)可以直接發(fā)送到本地實時數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫服務器，并且歷史數(shù)據(jù)也可以根據(jù)需要存儲在本地。

（三）數(shù)據(jù)服務器安裝用于歷史數(shù)據(jù)管理的通用商業(yè)軟件SQLSERVER，并安裝實時數(shù)據(jù)庫。歷史數(shù)據(jù)庫的DBI界面提供了一個快速訪問界面，可以方便地查詢數(shù)據(jù)。

（四）WEB服務器Web服務器存儲由系統(tǒng)的HTML文件，將必要的數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆撐募?，并向用戶提供瀏覽服務站點，用戶使用IE瀏覽器作為標準的瘦客戶端（B/S）來瀏覽服務器屏幕。數(shù)據(jù)采集包括數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)種類及遠程控制功能等多種模式，如下所述:由于充電站中充電機數(shù)量眾多，所以數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集通道一般按16路以上充電機設計，而采用CAN接口通用的PCI通訊卡可以實現(xiàn)多個CAN網(wǎng)絡實時數(shù)據(jù)采集。1.數(shù)據(jù)來源數(shù)據(jù)來源包括：充電機上傳的充電過程及電池箱相關運行數(shù)據(jù)、人工置入的設置性數(shù)據(jù)、通信運行的參數(shù)數(shù)據(jù)。2.數(shù)據(jù)種類（1）充電器運行數(shù)據(jù)：包括充電器狀態(tài)和每個充電過程的相關數(shù)據(jù)（時間，起止標志，標志，位置，當前充電方法等）。（2）充電器故障報警信號：充電器工作模式選擇開關故障，充電器輸入電壓過低，充電器輸入電壓過壓，充電器輸出電流過流（輸出短路），充電器輸出電壓過壓。（3）可充電電池組信息：電池類型、電池模塊數(shù)量、溫度、電池電壓、SOC充電、端子電壓、充電電流、電池連接狀態(tài)等。3.遠程控制功能（1）停止功能：充電器可以停止。（2）充電器操作模式讀取/寫入功能：可以遠程讀寫充電器操作模式參數(shù)信息。（3）充電器的緊急停止功能：在緊急情況下提供所有充電器的緊急停止功能。

三、應用

用戶可以正確輸入用戶名和密碼，然后進入監(jiān)控軟件主界面，監(jiān)控主界面顯示充電器的運行狀態(tài)和充電站的整體運行狀態(tài)。在監(jiān)視軟件運行時，實時自動刷新將顯示最新數(shù)據(jù)。車站的監(jiān)控主要是通過以太網(wǎng)將CAN的充電文件和充電器的數(shù)據(jù)從以太網(wǎng)傳輸?shù)诫妱悠嚨某潆娬镜谋O(jiān)控，以實現(xiàn)對設備的數(shù)據(jù)監(jiān)控，并完成遙測和遙信功能。當通過參數(shù)觸發(fā)警報時，充電器狀態(tài)的背景顏色會更改，并且還會通知警報設備。

四、結(jié)論

綜上所述可以分析得到，充電樁監(jiān)測系統(tǒng)具有很好的發(fā)展前景，可以在電動汽車蓬勃發(fā)展的今天充當重要角色。

參考文獻

[1]郭子健,唐明.基于IE061850標準的電動汽車充電樁監(jiān)控信息模型研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制,2013,41(3):134-139.

[2]薛冰,蔡磊,王鵬等.電動汽車智能充電樁管理方案[J].低碳世界,2016(9):227-228.

作者：楊婷 單位：陜西服裝工程學院