基于云平臺(tái)的智能充電服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

田勇

【摘要】新能源清潔能源汽車是汽車行業(yè)的發(fā)展方向，其中電動(dòng)汽車更是國內(nèi)外主要的研究方向，在擁有零污染、零噪音、駕駛簡單等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，電動(dòng)汽車的續(xù)航方式仍在探索之中。本文圍繞電動(dòng)汽車（EV）充電技術(shù)、基于云平臺(tái)的電動(dòng)汽車智能充電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及主要功能、電動(dòng)汽車智能充電系統(tǒng)的性能測試三個(gè)方面展開討論，介紹并驗(yàn)證充電樁充電與服務(wù)云平臺(tái)相結(jié)合的服務(wù)方式，為解決電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航方式提供參考。

【關(guān)鍵詞】電動(dòng)汽車 云平臺(tái) 智能充電系統(tǒng)

引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對于能源的消耗越來越大，常規(guī)實(shí)化燃料作為一種不可再生能源，儲(chǔ)量有限，必將越用越少，使用中還會(huì)對大氣造成了很大程度的污染。目前，很多國家和科研機(jī)構(gòu)正在積極致力于電動(dòng)汽車的研發(fā)與生產(chǎn)，我國的汽車行業(yè)在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域落后于外國，正積極加快電動(dòng)汽車的研發(fā)，因?yàn)槠鸩捷^早，有彎道超車的趨勢，而且電動(dòng)汽車已經(jīng)成為節(jié)能減排與改善地球環(huán)境的必然趨勢。

電動(dòng)汽車憑借其零污染、零噪音、駕駛簡單的優(yōu)勢一度成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，但是，電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航能力弱、以及充電不方便等缺點(diǎn)也成為現(xiàn)實(shí)大范圍使用的障礙。目前電動(dòng)汽車采用蓄電池作為動(dòng)力來源，當(dāng)電壓低時(shí)，就必須進(jìn)行電能補(bǔ)給，否則電池壽命將會(huì)受到很大影響。

本系統(tǒng)的研究將解決電動(dòng)汽車、電動(dòng)車臨時(shí)充電的問題，還能夠?qū)?dòng)力電池進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)提示、自動(dòng)充電斷電切換，具有人性化的人機(jī)交互界面和完善的通訊能力。確保用戶操作簡便實(shí)現(xiàn)智能化。

一、電動(dòng)汽車（EV）充電技術(shù)

目前，電動(dòng)汽車（EV）充電的方法主要有：

1、接觸式充電。接觸式樁充電將交流電經(jīng)過整流器轉(zhuǎn)換為直流電，向電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池組直接充電。接觸式充電樁技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，價(jià)格便宜。但充電時(shí)要用小電流充電，充電時(shí)間長，安全性較差。

2、感應(yīng)式充電。感應(yīng)式車載充電器充電時(shí)間較短，不需要用插頭和插座接觸，安全性較好。但只能在裝有感應(yīng)式充電站的地方，和裝有感應(yīng)充電裝置的電動(dòng)汽車，才能進(jìn)行感應(yīng)充電。目前使用較不方便，充電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)損耗，效率較低，造價(jià)也較高

3、更換電池組。這種充電方法為每一輛電動(dòng)汽車準(zhǔn)備了兩組蓄電池，一組為電動(dòng)汽車提供電源的同事，另一組處于地面充電狀態(tài)，當(dāng)車載電池組電量不足的時(shí)候，可以及時(shí)地拆下并更換已經(jīng)充足電量的電池組。這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)最短時(shí)間的充電過程。但是需要建設(shè)大量的電池更換站，需要大量人員進(jìn)行維護(hù)。投資成本大，智能化程度低，不予采用。

本研究只考慮交流220V、380V充電樁的監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

二、基于云平臺(tái)的智能電動(dòng)汽車充電服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要包括智能云平臺(tái)、智能充電裝置和智能終端APP等三大部分。其中云平臺(tái)包括智能充電調(diào)度系統(tǒng)、管理系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫。充電調(diào)度系統(tǒng)可根據(jù)用戶和充電樁需求不同，可以調(diào)用多種充電策略，并為用戶推薦最合適的充電方案，方便用戶充電。管理系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)充電和用戶的信息管理;數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和更新。智慧充電裝置安裝有物聯(lián)網(wǎng)感知模塊、控制模塊和Wifi模塊，提供數(shù)據(jù)采集、互聯(lián)網(wǎng)和充電控制功能。用戶主要是移動(dòng)端APP用戶，可為其提供便捷的充電服務(wù)。

充電樁充電管理云平臺(tái)基于WEB網(wǎng)頁對電動(dòng)汽車充電樁進(jìn)行有效地監(jiān)控和管理。平臺(tái)對充電信息、故障信息及運(yùn)營信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)顯示，根據(jù)長時(shí)間的重要的數(shù)據(jù)積累為分析基礎(chǔ)，為用戶提供維護(hù)保養(yǎng)電動(dòng)汽車的依據(jù)。主要功能為：監(jiān)控充電狀態(tài);查詢充電記錄、定時(shí)上報(bào)狀態(tài)記錄、交易支付記錄、故障歷史記錄;對充電歷史記錄從不同角度統(tǒng)計(jì)分析，使用圖標(biāo)結(jié)合方式直觀對比查看;用戶充電管理業(yè)務(wù)，包括分時(shí)電價(jià)，預(yù)約價(jià)格，用戶卡操作，車輛信息等。

智能充電裝置不再僅限于充電、計(jì)量、保護(hù)，智能性也在不斷地提高?？蛻舻囊苿?dòng)終端可以控制充電裝置的啟停，結(jié)合用戶的充電條件，充電裝置可將信息上傳服務(wù)器并在APP界面展示充電的信息。智能充電裝置有幾部分組成。MCU單元負(fù)責(zé)控制整個(gè)充電裝置的指令發(fā)送及信息的發(fā)布，使用的芯片為性價(jià)比極高的CORTEX-MO系列，通過串口或SPI總線實(shí)現(xiàn)與WIFI通信模塊之間的通信，借助485總線實(shí)現(xiàn)與數(shù)字電能表之間的通信，借助I2C總線實(shí)現(xiàn)與FLASH存儲(chǔ)單元之間的通信，將平臺(tái)數(shù)據(jù)與充電裝置結(jié)合，實(shí)現(xiàn)APP連接下的遠(yuǎn)程控制以及安全問題的上報(bào)。

智能終端APP客戶端支持Android V2.3.3及以上系統(tǒng)的，整體按照C/S體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，多層次體系結(jié)構(gòu)，提升靈活性能以及擴(kuò)展性能。多層體系包括視圖層、業(yè)務(wù)邏輯層和業(yè)務(wù)實(shí)體層三層。第一層視圖層，實(shí)現(xiàn)與用戶交互，根據(jù)用戶的請求進(jìn)行響應(yīng)，并對業(yè)務(wù)邏輯層的接口進(jìn)行調(diào)用。第二層業(yè)務(wù)邏輯層主要負(fù)責(zé)具體業(yè)務(wù)邏輯的完成、具體包括讀取服務(wù)器發(fā)出的數(shù)據(jù)請求以及本地?cái)?shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。第三層業(yè)務(wù)實(shí)體層主要包含每個(gè)業(yè)務(wù)實(shí)體對網(wǎng)關(guān)服務(wù)發(fā)出的數(shù)據(jù)請求以及數(shù)據(jù)解析請求。

三、電動(dòng)汽車智能充電系統(tǒng)的性能測試

經(jīng)過現(xiàn)場測試，電動(dòng)汽車智能充電系統(tǒng)能夠滿足智能充電及監(jiān)控管理的要求，并且具備電池的維護(hù)和保養(yǎng)功能，實(shí)現(xiàn)了用戶注冊、繳費(fèi)、余額查詢、遠(yuǎn)程實(shí)施監(jiān)控查看充電狀態(tài)、預(yù)約充電等便捷充電服務(wù)。隨著使用頻率和充電次數(shù)的增加，必將積累更多的充電和使用信息，通過大量的數(shù)據(jù)分析可為用戶提供更加智能的充電和維護(hù)保養(yǎng)方案。

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