淺析新能源汽車充電樁監(jiān)控平臺方案研究

摘要：隨著我國進入經(jīng)濟新常態(tài)，通過發(fā)展充電基礎(chǔ)設(shè)施和推廣電動汽車應(yīng)用，既能利用清潔能源替代污染較重的化石能源，減少環(huán)境污染，實現(xiàn)綠色、低碳發(fā)展；又能通過充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和電動汽車產(chǎn)業(yè)培育，助力新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)向開放型、創(chuàng)新型和高品質(zhì)化、信息化、綠色化轉(zhuǎn)變。相應(yīng)地，對各類充電基礎(chǔ)設(shè)施需具備有效的監(jiān)控手段，實現(xiàn)實時查看所有運營電站信息，監(jiān)控當(dāng)前終端工作狀態(tài)，充電歷史記錄等，為運營商提供全方面、多元化的運營支撐。

關(guān)鍵詞：新能源汽車；充電樁；云平臺

引言

當(dāng)前，環(huán)境保護意識不斷提高，大力發(fā)展電動汽車對保障能源安穩(wěn)、促進節(jié)能減排、防治大氣污染、餞行“綠色、低碳、循環(huán)、可持續(xù)的生產(chǎn)生活方式”具有重要意義。

一、研究背景和意義

隨著我國進入經(jīng)濟新常態(tài)，通過發(fā)展充電基礎(chǔ)設(shè)施和推廣電動汽車應(yīng)用，既能利用清潔能源替代污染較重的化石能源，減少環(huán)境污染，實現(xiàn)綠色、低碳發(fā)展；又能通過充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和電動汽車產(chǎn)業(yè)培育，助力新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)向開放型、創(chuàng)新型和高品質(zhì)化、信息化、綠色化轉(zhuǎn)變。

相應(yīng)地，對各類充電基礎(chǔ)設(shè)施需具備有效的監(jiān)控手段，實現(xiàn)實時查看所有運營電站信息，監(jiān)控當(dāng)前終端工作狀態(tài)，充電歷史記錄等，為運營商提供全方面、多元化的運營支撐。

二、新能源汽車充電樁監(jiān)控平臺設(shè)計

1、設(shè)計思路

新能源汽車充電設(shè)施項目投資方一般也為項目運營方，充電樁布點分散，針對此情況，非常適合統(tǒng)一部署1套系統(tǒng)實現(xiàn)對充電樁的監(jiān)控，而不是按地區(qū)獨立部署。

2、設(shè)計原則

（1）統(tǒng)一配置和部署各類軟硬件資源，并對所有軟硬件資源進行統(tǒng)一管控。

（2）平臺統(tǒng)一部署，在縱向?qū)用?，只設(shè)置一個級別的監(jiān)控平臺。

（3）具備遠端（包括移動終端）接入能力，適應(yīng)各類場景接入。

3、整體方案

針對新能源汽車充電樁布點分散的特點，非常適合采用“云技術(shù)”統(tǒng)一部署1套監(jiān)控平臺。云平臺，就是通過物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等先進IT技術(shù)在充電系統(tǒng)中的運用，建立一個開放的平臺，實現(xiàn)對各類充電終端的遠程監(jiān)控，提供全方面、多元化的運營支撐[2]。解決電動汽車充電設(shè)施規(guī)劃、建設(shè)、管理和服務(wù)運營問題；通過和整車制造、車載終端、車聯(lián)網(wǎng)、電池生產(chǎn)等企業(yè)的協(xié)同研發(fā)，實現(xiàn)充電網(wǎng)和車聯(lián)網(wǎng)的有機融合，為電動汽車提供更智能、更安穩(wěn)、更經(jīng)濟的充電服務(wù)。

云平臺主要包含以下功能模塊：

（1）充電監(jiān)控平臺

（2）運營支撐平臺

（3）用戶入口

①充電監(jiān)控平臺

充電監(jiān)控平臺主要完成：

a.對各類充電站、充電終端的實時監(jiān)控；實時查看所有運營電站信息，監(jiān)控當(dāng)前終端工作狀態(tài)，充電歷史記錄等。

b.跟蹤各充電站、各充電終端的歷史數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析。

c.可以通過地圖的方式查看電站的分布情況，可以將建設(shè)中的電站和運營的電站通過不同的圖例在地圖上區(qū)分顯示。

②運營支撐平臺

運營支撐平臺主要完成對不同客戶類型，運營方式，充電啟動方式，充電模式，計費模式，扣費模式提供全方面、多元化的運營支持。

③用戶入口

用戶可以通過以下方式進行自助充電：

a.   充電APP

b.   微信

c.   充電官網(wǎng)

通過以上三種方式，用戶可以完成自助注冊，在線充值，自助充電，一鍵導(dǎo)航（導(dǎo)航至充電站）、賬戶狀態(tài)查詢、充電業(yè)務(wù)查詢、充電狀態(tài)通知、充電進度查詢等功能。

三、安科瑞充電樁運營管理平臺

1、系統(tǒng)架構(gòu)

安科瑞Acrelcloud-充電樁收費運營云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預(yù)警；用戶通過微信小程序掃描二維碼，進行支付后，系統(tǒng)發(fā)起充電請求，控制二維碼對應(yīng)的充電樁完成電動汽車的充電過程。

充電樁可選配WIFI模塊或GPRS模塊接入互聯(lián)網(wǎng)，配合加密技術(shù)和秘鑰分發(fā)技術(shù)，基于TCP/IP的數(shù)據(jù)交互協(xié)議，與云端進行直連。云平臺包含了充電收費和充電樁運營的所有功能，具體功能如下：

資源管理：充電站檔案管理，充電樁檔案管理，用戶檔案管理，充電樁運行監(jiān)測，充電樁異常交易監(jiān)測。

交易結(jié)算：充電價格策略管理，預(yù)收費管理，賬單管理，營收和財務(wù)相關(guān)報表

用戶管理：用戶注冊，用戶登錄，用戶帳戶管理，消息管理

充電服務(wù)：充電設(shè)施搜索，充電設(shè)施查看，地圖尋址，在線自助支付充電，充電結(jié)算，導(dǎo)航等

微信小程序：掃碼充電，賬單支付等功能

數(shù)據(jù)服務(wù)：數(shù)據(jù)采集，短信提醒，數(shù)據(jù)存儲和解析

變壓器監(jiān)控：監(jiān)控充電站變壓器負荷，每個充電站配備一塊ARCM300T無線表，超負荷時系統(tǒng)自動對充電樁的進行調(diào)度管理，即當(dāng)負荷超過百分之五十時，系統(tǒng)會限制新增開始充電的充電樁的功率，降為百分之五十，當(dāng)變壓器負荷超過百分之八十時，系統(tǒng)將不允許新增充電樁開始充電，直到負荷下降為止。

2、平臺功能

2.1平臺登錄

在瀏覽器打開云平臺鏈接、輸入賬戶名和權(quán)限密碼，進行登錄，防止未授權(quán)人員瀏覽有關(guān)信息。

2.2平臺首頁

平臺首頁總覽每天的開戶數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時長，累計的開戶數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時長，以及相應(yīng)的環(huán)比增長和同比增長以及樁、站分布地圖導(dǎo)航、本月充電統(tǒng)計。

2.3實時監(jiān)控

l  充電站監(jiān)控

充電站監(jiān)控頁面監(jiān)視用戶充電槍總數(shù)、正在充電的槍數(shù)、空閑槍數(shù)、插槍數(shù)量、故障槍數(shù)量等，匯總了用戶擁有各樁的當(dāng)日充電總次數(shù)、總電量、總時長，進行負荷限制、故障查詢。

l  充電槍監(jiān)控

充電樁監(jiān)控頁面充電槍的基本信息、今日充電電量、今日充電次數(shù)、今日充電時長和累計充電電量、累計充電次數(shù)、累計充電時長等、充電電壓電流等參數(shù)。

2.4微信小程序

l  搜索與使用

微信小程序可以通過掃描二維碼和微信文字搜索找到，點擊后可以加入到小程序列表，如下圖所示

l  授權(quán)登錄界面

用戶通過搜索或者掃碼等途徑初次打開小程序時，會進入這個頁面，需要用戶授權(quán)登錄才可以進入小程序主功能頁面，如圖所示：

l  主功能頁

初次進入主功能頁時需要授權(quán)定位才可以使用地圖相關(guān)功能，在地圖上查看到當(dāng)前所在區(qū)域的充電站，查看充電站信息，可以進行掃碼充電操作，地圖導(dǎo)航等。

l  充電

掃描充電槍上的二維碼，如果當(dāng)前充電樁可用即可進入充電選擇頁面，可以查看到當(dāng)前的充電站名稱、充電槍名稱，以及當(dāng)前的賬戶余額，電價和預(yù)計可充電量等數(shù)據(jù)，還可以查看當(dāng)前賬戶的歷史充電記錄。充電方式分為按時間充電、按金額充電、按電量充電這三種方式。充電結(jié)束可以進進行評價。

l  個人信息

個人信息可以顯示當(dāng)前登錄賬號的昵稱和余額，同時包括、充值、充值記錄查詢、賬單查詢、充電記錄查詢、設(shè)置支付密碼等功能

3、硬件配置

3.1平臺服務(wù)器：建議按照我方推薦配置購買，或者客戶自己租用阿里云資源。

推薦硬件配置清單：（如申請阿里云可忽略）

3.2現(xiàn)場推薦硬件配置清單： 

若客戶自己租用阿里云服務(wù)器，服務(wù)器配置根據(jù)充電槍點數(shù)的不同，分別如下：

四、結(jié)束語

針對充電樁的布置特點，從節(jié)約設(shè)備投資成本，節(jié)約人力運維成本，降低運維難度的角度，非常適合采用“云技術(shù)”統(tǒng)一部署1套監(jiān)控平臺，實現(xiàn)實時查看所有運營電站信息，監(jiān)控當(dāng)前終端工作狀態(tài)，充電歷史記錄等，為運營商提供全方面、多元化的運營支撐。

參考文獻

[1]   范翠華.電動汽車充電樁設(shè)計分析及控制方法[J].城市建筑,2016,(11):353-353

[2]   沙杰.新能源汽車充電樁監(jiān)控平臺方案研究

[3]   安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06版

作者簡介：張星，女，現(xiàn)任于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事電瓶車充電樁的研發(fā)和應(yīng)用，手機：18701997519（同微信）QQ：2885050128郵箱：2885050128@qq.com