电动汽车大功率充电堆集中监控与运营系统

电动汽车大功率充电堆集中监控与运营系统

桑捷

国网太原供电公司 030012

摘要：随着能源形势的日益严峻，发展新能源是今后能源行业的重要发展方向，采用电动汽车可以降低传统化石能源的消耗，目前国家也正大力推广充电站建设。但电动汽车充电站在推广的过程中可能会面临一定的困难，由于对充电车的认知度低，不太愿意接受充电车，但社会趋势是要用充电车取代燃油车，因此需要分析电动汽车充电站的布点选择及管理。本文基于电动汽车大功率充电堆集中监控与运营系统展开论述。

关键词：电动汽车；大功率充电堆；集中监控与运营系统

引言

目前，为减少不良气体的排放，电动汽车的推广与应用问题受到人们的关注。根据实践情况来看，我国在新能源汽车推广方面相继开展了示范工程。其中，相关配套设施建设问题逐渐趋于成熟。然而，从客观角度上来看，电动汽车技术仍处于初步发展阶段，在充电需求方面存在一定的不确定性。针对于此，建议规划建设人员应该从多个方面针对电动汽车充电设施的规划方法进行研究与分析，确保所选择的充电方式可以满足电动汽车的运行需求。

1充电堆的叙述

柔性充电堆始于2014年，充电堆技术旨在为提高充电效率，减少充电基础实施的投资，实现充电负荷的功率共享、按需分配的原则，可满足不同车型如私家车、公交车、物流车、环卫车、出租车等各行业的充电需求，同时还可满足未来电池技术的发展，电池充电速率的提升所带来的大功率、宽电压的充电需求。由此可以看出充电堆的巨大发展前景、经济和社会效益。充电堆区别于传统形式的充电站，充电堆将AC/DC或DC/DC模块进行集中式布置如预制舱，在充电枪与电动汽车连接时，读取当前车辆电池BMS信息，然后将信息回传到预制舱内的功率分配单元，通过自动功率分配器对现有充电负载进行自动分配AC/DC或DC/DC充电模块，由此可以实现对电动汽车的快速充电功能的实现。充电堆的实现大大提高了现在电动汽车的充电效率，减少了不必要的充电桩的建设，同时也减少了充电高峰负荷对电网的冲击性。充电堆是集动态功率分配、集中控制、柔性控制、充电策略管理、AC/DC或DC/DC、预制舱、综合布线为一体的高度集成化的系统，有利于提供充电设施建设速度及标准化建设，这就使得充电堆的推广应用有传统离散型充电站、城市（高速）快充站所不具备的优势之处。

2电动汽车充电设施规划阶段界定

因动力电池技术发展水平存在差异，导致电动汽车保有量、用户类型也会有所区别，因此电动汽车在充电需求方面也会表现不同特征，促使对应的充电设施规划会介于不同阶段发展当中。本文主要结合相关资料将电动汽车充电设施规划阶段界定为下述三个方面当中，仅供参考。示范阶段。处于本阶段的电动汽车技术尚未成熟发展，在市场发展机制方面仍旧存在不健全现象。同时，电动汽车行驶范围限定在小区域或者指定路线当中，此阶段的充电设施规划可以视为近期规划。公益阶段。处于本阶段的电动汽车在技术方面实现了飞速发展目标，但是总体规划建设水平尚未达到成熟阶段。本阶段电动汽车总量比例较之示范阶段而言，明显提高。同时，可接受充电的电动汽车可以拓展到电动公交车等方面，此阶段的充电设施规划可以视为中期规划。商业运营阶段。本阶段电动车技术步入成熟发展阶段，总量、种类均达到一定高度。除公交电动汽车、政府用车等之外，还广泛存在于出租车、私家车当中，在充电需求方面明显加大。处于本阶段的电动汽车在经济性与发展规模方面基本达到成熟发展目标，该阶段电动汽车充电设施规划可以视为长期规划。

3电动汽车充电桩的管理

对于电动汽车充电桩的管理，主要有电动汽车充电桩设备被破坏的隐患，以及电动汽车充电桩的使用者发生触电的隐患，如果对电动汽车充电桩在使用过程中存在的安全隐患处理不到位的话，则有可能会限制电动汽车充电桩建设的布点，并在一定程度上限制电动汽车充电桩在县级区域内的推广使用。随着电动汽车充电桩的普及，给电动汽车消费者增加了很多便利，可是在使用的过程中也出现了一些问题。其中最重要的一项，就是需要充电桩的输出参数必须与电动车的电池参数匹配才能使用。电动汽车电池管理系统是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带，可以对电池内部的状态进行估算和监控。这些标准要求主要是基于电动汽车性能给出的，而充电装置的匹配，出厂时也只是对原装充电器进行了调校，市面上充电装置并不会针对某一款车型进行特定的适配。可是由于电动汽车的电池比较难更换，现在很多人都选择充电桩进行充电。而充电桩的充电模式分为快充和慢充，快充一般使用直流电，慢充使用交流电。虽然未来使用统一接口标准是一种趋势，但是目前市面上并没有统一的充电设施标准。

４监控系统与设计

监控系统采用Ｃ＃编程语言开发，逻辑实现部分主要有ＥｎｔｉｔｙＦｒａｍｅｗｏｒｋ框架、Ｌｏｇ４ｎｅｔ日志、多线程＋委托等，配置信息采用ＸＭＬ文件和Ａｃｃｅｓｓ数据库两个来实现，其中，ＸＭＬ配置的是数据库信息，Ａｃｃｅｓｓ数据库配置的是充电堆和充电桩的基础信息。电动汽车大功率充电堆的集中监控与运营系统主要分为：设备层、通讯层、监控层和电动汽车层。系统的结构如图１所示。　

１）设备层：主要包括大功率充电堆和分体充电桩，其中充电桩上有一个或两个充电枪，负责完成对电动汽车充电的任务。在充电过程中，需要从设备端采集的数据包括：ＢＭＳ（电池管理系统）信息，故障信息，当前设备状态信息，功率单元调配信息，历史充电信息等。选取规格为一种８１０ｋＷ充电堆，其各充电端口输出功率按需分配。选取１２０ｋＷ分体式充电桩。　２）通讯层：主要包括充电堆与监控系统之间的通讯，在充电堆的内部采用ＣＡＮ总线，通过ＣＡＮ转以太网通讯装置，把相关信息传输到监控层。３）监控层：主要包括软件监控软件和本地数据库。数据库采用ＳＱＬ－Ｓｅｒｖｅｒ数据库，用来存放充电集传来的，经过解析后的各类数据，比如充电桩的状态信息、充电过程中的充电电量、充电账单、故障信息等；软件监控程序采用Ｃ＃语言，根据数据库中所保存的设备和充电信息等，设计相应的功能。另外，监控层根据需要将本地数据库中的数据信息上传到云平台服务器。４）电动汽车：包括不同类型和各种功率等级的电动汽车。

结束语

电动汽车的急速发展，对我国充电基础设施的建设提出了更高的要求，同时也对电动汽车的电池的技术更新与发展提出了更高的要求。只有两者的共同进步发展才能使得我国的交通消耗传统资源的模式转变成消耗清洁能源（电能、光能）的模式。因此有序充电和充电堆两者的完美结合就应运而生了。这也揭示了未来电动汽车充电设施的一个发展方向，也只有两者的完美结合，才能更好的服务于庞大的充电群体，才能满足不同种类的充电需求。

参考文献

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