云计算平台的电动汽车充电桩设计与实现李隆淳

云计算平台的电动汽车充电桩设计与实现李隆淳

李隆淳

（广东电网有限责任公司潮州供电局广东潮州521000）

摘要：基于云计算平台的建立，我国电动汽车充电桩将面临一个全新的规划和设计。目前各地都在投入巨资建设电动汽车充电站和充电桩等与新能源汽车相关的配套充电设施，预示着电动汽车进入全面普及阶段。这种全新的设计降低了充电桩过多对于电网的影响，解决了我国电动汽车充电的问题。

关键词：云计算平台；电动汽车；充电桩；设计；实现

1基于云计算平台的电动汽车充电桩系统的概述

本系统是基于云计算平台基础上，开发的一种智能充电设备，用以完成为电动汽车电池充电操作，并实现充电桩的有序充电管理，实现充电过程的规划、监控、计费和调度管理。具体的工作原理如图1所示。

图1电动汽车充电桩工作原理

该系统包含了云客户端、通信模块、监控模块以及人机交互装置四个方面，通过互联网来实现对于充电的相关服务。云客户端即中央处理器设备，是整个设备的核心部分，采用超低功能IntelPentiumM处理器和WindowsXPEmbedded多任务嵌入式操作系统，具有独特的32位计算体系结构，以及完全保护的内存模型，能够满足信息采集记录、信息查询显示，视频监控、通信和急停控制等多任务的并行执行。通信模块能够通过GPRS、3/4G以及WIFI等网络来将云服务器端的数据信息转换到云客户端上，方便了客户的查阅和了解。监控模块实现了对于充电过程中的数据的采集，并能对充电桩在运行过程中的各种信息加以控制。人机交换设备包括触摸屏、打印机和读卡器等，通过触摸屏输入控制命令，包括设备配置、操作命令输入等操作，并显示处理结果；通过打印机打印票据；通过读卡器对IC卡数据进行读写操作。

2基于云计算平台的电动汽车充电桩系统的设计

2.1设计方案

基于云计算平台的电动汽车充电桩系统实现对于电动汽车充电过程中的监控、计费和记录数据的管理，降低了大量充电桩的使用对于电网造成的影响。这一设计方案使得电动汽车的充电过程更加安全，方便了客户对于电动汽车的充电。另外，充电桩具有安全性高，维护、扩展和功能增加方便的优点。其系统结构总体设计方案如图2所表示。

2.2云客户端

云客户端采用了WindowsXPEmbedded操作系统，使云客户端的应用程序能够同时进行操作，提高了云客户端的处理能力。第一，客户在充电桩中输入操作命令之后，云客户端能够将此命令传达到云服务端。云服务端通过对所使用的充电桩的参数的分析来实现对于客户的电动汽车的充电。另外，云服务端能够实现对于充电桩的规划，使充电桩的充电过程得到有效管理；第二，将充电桩的部署配置信息上传到云服务器端进行保存，维修或更换设备时从云服务器端下载相应的部署配置信息并应用；第三，云服务端能够存储云客户端的充电监控数据信息。在数据信息传递的过程中，云客户端采用了端对端的通信模式。这种通信模式提高了数据信息的安全性，使得客户的充电数据信息更加的安全；第四，充电结束后计量信息上传至云服务器端并由云服务器端结合所处区域、充电时间、充电方式和分时电价等参数进行计价计算，并自动下发至充电桩进行扣款操作。另外，云服务器端可以将费用直接下发到充电桩的装置上，使充电桩能够自动对客户的读卡器实现扣款。

图2系统结构总体设计方案

2.3监控模块

监控板包括模拟量采集单元、开关量采集单元和输出控制单元，三者通过RS485方式与云客户端双向通信连接。工业级串口采集12路数字量/开关量输入控制、8路继电器输出控制，防雷击，抗强干扰，全光电隔离数字量，用于实时监控充电桩各种开关量信号的状态。在CAN总线的作用下，电池监控模块能够实现对于客户的电动汽车电池数据的读取。CAN总线通过与云客户端的连接，能够监测到客户的充电电池的各个参数情况，实现了对于充电的整个过程的控制管理。CAN总线、RS485与云客户端的连接能够实现对于充电机上的数据的读取。充电机上的各个参数也能够通过这种连接被时刻的进行监测，提高了整个充电过程的可靠性和安全性。充电机监控模块能够实现对于整个充电过程的控制管理。采用静止式交流有功电能表，安装在充电桩输出端与充电机之间，通过RS232方式与云客户端连接，可计量基波有功总电能和各费率有功电能，计量奇次庇波电能。

3基于云计算平台的电动汽车充电桩系统的实现

首先，基于云计算平台的电动汽车充电桩通过云服务器端来对客户所用的充电桩进行有效监控。在实际应用中，云服务器端能够降低充电桩的大量使用对于电网所造成的影响，提高了充电过程的安全性；其次，使用基于云计算平台的电动汽车充电桩，实现了将充电过程数据全部上传，既保证数据安全也便于对设备运行进行监控；同时由云服务器端综合考虑用电时间、区域和方式等多方面因素进行计费，保证计费准确性与合理性；最后，基于云计算平台的电动汽车充电桩可以把充电桩的充电设备的配置信息通过云客户端上传导云服务器端进行存储。当维修人员需要对充电桩进行维修时，可以直接从云服务器端实现对于配置信息的下载，不需要再对信息进行重新配置。另外，基于云计算平台的电动汽车充电桩系统通过对于模块化的使用使得系统具有一定的独立性和灵活性。这在一定程度上有利于维修人员对于充电桩的维护并且能够在后期实现对于充电桩的功能的增加和扩展，使得人们对于充电桩的操作更加方便。

4结语

总之，电动汽车充电桩采用这种全新的云计算平台不仅在安全性、稳定性方面有较大的提高，在大规模数据的并行批量处理、海量数据的存储、设备容错和故障恢复能力等问题上也有了很大改进，不仅提高了计算效果，同时提升了整个充换电站的安全等级，解决了阻碍充电站发展的一个瓶颈问题。

参考文献

[1]殷树刚，龚桃荣，刘瑞，等.基于云平台的电动汽车智能充电系统设计与应用[J].供用电，2015.

[2]徐志丹，赵宏振，张宗慧.基于云计算平台的电动汽车充电桩设计与实现[J].电气时代，2014.

[3]王旭，齐向东.电动汽车智能充电桩的设计与研究[J].机电工程，2014.

[4]王清品，罗印升，宋伟.电动汽车充电桩充电管理系统设计[J].机械设计与制造工程，2016.

[5]赖茂松.电动汽车充电桩集中式电能规划技术研究[J].汽车实用技术.2018.

作者简介：李隆淳（1981.7-），男，广东潮州人，华北电力大学工业工程硕士，工程师，技师，研究方向：电力市场管理，配网管理，新能源，电力市场化交易。