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談電動汽車充電樁數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控

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談電動汽車充電樁數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控

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(chǔ)設(shè)施,充電站的建設(shè)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(guān)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(guān)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(shù)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?;谇岸撕秃蠖私Y(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(fù)雜性的增加,很難適應(yīng)。隨著IT技術(shù)的不斷發(fā)展,嵌入式實時操作系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于制造業(yè)、過程控制、通信等領(lǐng)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(shù)要求。

二、充電樁系統(tǒng)的組成及概述

根據(jù)設(shè)計目的和要求,設(shè)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??紤]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(guān)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(guān)參數(shù)也應(yīng)考慮從數(shù)據(jù)庫服務(wù)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(wù)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(guān)數(shù)據(jù),并可以執(zhí)行曲線查詢和報告查詢等相關(guān)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(wù)器配置為確保操作數(shù)據(jù)冗余和可靠性,來自特定設(shè)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(wù)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(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)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(guān)。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(shè)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(luò)的建立主要負責(zé)相應(yīng)設(shè)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(dāng)通信服務(wù)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(wù)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(wù)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(wù)器Web服務(wù)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(wù)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(wù)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(shè)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(luò)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(guān)運行數(shù)據(jù)、人工置入的設(shè)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(guān)數(shù)據(jù)(時間,起止標志,標志,位置,當(dāng)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(guān)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(yīng)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(shè)備的數(shù)據(jù)監(jiān)控,并完成遙測和遙信功能。當(dāng)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(shè)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(dāng)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(xué)院