基于云計算平臺的電動汽車充電樁的設計和應用研究

葉雅惠

摘 要：以云計算平臺為載體，對電動汽車充電樁進行設計，不僅能夠滿足電動汽車的充電需求，而且使汽車充電過程中的規(guī)劃、計費工作等更加合理，能夠對充電樁無序充電導致的電網問題進行有效規(guī)避，對充電樁進行充電控制，使其達到良好的應用效果。

關鍵詞：云計算；電動汽車；充電樁；設計；應用

當前，我國電動汽車數量比較多，人們對充電樁提出了越來越高的要求。而充電樁數量過多，則容易干擾電網的安全性及穩(wěn)定性。因此，需要以云計算平臺為基礎，對電動汽車充電樁進行合理設計，并采取正確的方式對其進行有效監(jiān)控和應用，減少城市充電樁數量，解決電動汽車充電問題。設計人員不僅要制定完善的設計方案，而且要對云客戶端和系統(tǒng)模塊等進行有效設計和構建，對其進行實際應用，為電動汽車提供良好的充電服務。

1 電動汽車充電方法

（1）交流充電。經電網公司提供220V或380V交流電源。電動汽車車載充電裝置具有載波、整流功能，多用以小型純電動汽車，對蓄電池進行充電。（2）直流充電。經地面提供電源，為電動汽車蓄電池充電，充電速度很快，在大型電動汽車充電中應用普遍，用以實現(xiàn)電動汽車快速充電。（3）更換電池組。為電動汽車提供兩組蓄電池，一組采用地面充電形式，另一組作為電源。如果一組蓄電池電量不足，可更換，采用另一組蓄電池供電，以縮短充電時間。該種方式也存在一些缺漏。每輛電動汽車都需要兩組蓄電池供電和充電，要建設很多電池更換站，增加了工作人員的日常維護難度，成本高，智能化水平不足。（4）非接觸式充電。將電器元件嵌入地面，與電動汽車接觸，使電動汽車在行駛過程中也可以充電，該種充電方式，尚未投入使用。

2 智能充電裝置

手持終端控制功能：分布式充電裝置可借助移動端APP，對啟停機進行控制。當充電裝置滿足充電要求，可采用移動終端，實現(xiàn)啟?？刂?。上傳充電信息：分布式充電裝置直接在服務器上上傳充電信息，通過手機APP界面，了解電壓、電流、充電費率、計費信息等相關信息。智能充電裝置的構成比較復雜?？刂坪诵氖荕CU單元，主要控制指令和分發(fā)信息，它連接驅動電路和接觸器，對充電電能輸出進行通斷控制。Wi-Fi通信模塊，能耗低，通過與無線網關進行數據通信，實現(xiàn)充電裝置開關及相關充電信息的遠程控制。電源轉換模塊主要將交流電轉換為直流電，為充電裝置中的其他電路提供電源[1]。

3 基于云計算平臺的電動汽車充電樁設計

3.1 設計方案

基于云計算平臺的電動汽車充電樁主要功能是在電動汽車充電時，對它的充電過程進行監(jiān)控、記錄和計費等，并依據電網谷峰參數與電網進行實時互動，為云服務器端提供參考，使其依據該區(qū)域范圍內的電網參數，對充電樁運行計劃進行有效制定，分別對充電過程和用電操作進行遠程控制和調度，使用電管理更加科學、合理。避免充電樁使用過多，干擾電網運行。該設計方案，不僅使人們的日常充電更加便利，而且充電過程也更加安全。與此同時，后期維修、保養(yǎng)難度也相對較小。它通過模塊化應用使系統(tǒng)更加獨立、靈活，不僅使充電樁后期維護更加便利，而且能夠對它的功能進行增加和拓展。以云計算平臺為基礎的電動汽車充電樁是對傳統(tǒng)汽車充電樁的升級和優(yōu)化，而且解決了全民電動汽車充電問題。

3.2 云客戶端

（1）云服務端能夠對充電樁進行合理規(guī)劃，有效管理其充電過程，避免不必要的故障及問題。（2）云服務端能夠對充電樁配置參數及相關信息進行有效存儲。一旦充電樁出現(xiàn)故障，維修人員可從云服務器端查詢和下載相關信息，為充電樁的維修或設備更換提供輔助。（3）云服務端能夠對云客戶端的充電監(jiān)控數據進行存儲。（4）完成電動汽車充電之后，云客戶端將信息傳送到云服務器端。后者參考充電樁位置、充電時間、地區(qū)收費標準等，進行電費計取。云服務器端也能夠直接下發(fā)費用至充電樁裝置上，后者在客戶讀卡器上自動扣除充電費用，實現(xiàn)電動汽車充電樁的信息化、自動化和智能化管理[2]。

3.3 監(jiān)控模塊

基于云計算平臺的電動汽車充電樁設計涉及電池、監(jiān)控板、充電機等諸多監(jiān)控模塊。監(jiān)控板和云客戶端通過RS485實現(xiàn)雙向通信連接。而監(jiān)控板的模擬量、開關量和輸出控制等，也能夠對雷擊或外部物體對充電樁的干擾進行有效控制，并對充電樁開關量信號進行實時監(jiān)控。

監(jiān)控模塊中，應用RS232和云客戶端連接數字電表，在充電樁的輸出端和充電機中間安裝數字電表，使其對充電樁服務于客戶時的電能消耗進行記錄。該數字電表主要通過靜止式交流電能，科學記錄充電過程中的電能消耗，使充電樁的電能數據記錄更加準確，保障電動汽車充電樁的性能及整體服務質量[3]。

4 基于云計算平臺的電動汽車充電樁應用

以某路段路燈充電樁建設改造項目為例，工程全長1.2km，LED路燈改造數量為68盞，主要采用80W LED燈，共有慢充充電樁6座，快充充電樁2座，并對電動汽車智能充電系統(tǒng)進行有效部署。該項目建成之后，使用慢充充電樁，充電時間為4～5小時，使用快充充電樁，只需30分鐘即可完成80%的電源補給。該項目使周邊電動汽車充電難的問題得到了有效緩解。

5 結語

綜上所述，基于云計算平臺對電動汽車充電樁進行合理設計，不僅能夠對電動汽車充電過程中的各種問題進行有效解決，而且能夠使電動汽車用戶參與到用電管理中，使電動汽車的充電及用電更加科學、合理，實現(xiàn)了用戶與電網的溝通及互動，滿足電動汽車充電要求，提高整體服務質量，有助于該技術的全面推廣。

參考文獻

[1]謝偉才.電動汽車充電樁的設計與研究[J].通訊世界，2016，（2）：105-107.

[2]劉濟舟.基于云計算平臺的電動汽車充電樁設計與實現(xiàn)[J].科技資訊，2016，（9）：12.

[3]殷樹剛，龔桃榮.基于云平臺的電動汽車智能充電系統(tǒng)設計與應用[J].供用電，2015，（7）：43-47.

（作者單位：國網福建省電力有限公司廈門供電公司）