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        電動汽車充電站實時互聯(lián)網(wǎng)電能計量系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

        2016-11-17 02:21:37梧州市計量測試所郭志民
        電子世界 2016年20期
        關鍵詞:電能系統(tǒng)設計

        梧州市計量測試所 郭志民

        電動汽車充電站實時互聯(lián)網(wǎng)電能計量系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

        梧州市計量測試所 郭志民

        本篇研究目的就是在于分析設計實現(xiàn)電動汽車充電站實時互聯(lián)網(wǎng)電能計量系統(tǒng)方面的問題。在當前電動汽車電能計量系統(tǒng)的設計中,分析人們對系統(tǒng)的設計需求,從而優(yōu)化設計實時互聯(lián)網(wǎng)電能計量系統(tǒng)。結(jié)果通過實際分析證實,設計電動汽車充電站實時互聯(lián)網(wǎng)電能計量系統(tǒng),便于對電能充放電過程采取充電樁實時計量,并可記錄精確的信息、數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)上傳至后臺服務器,有利于相關部門對充電設備進行監(jiān)督管理,發(fā)揮積極影響。

        充電站;電動汽車;實時互聯(lián)網(wǎng)電能計量系統(tǒng);設計

        引言

        在當前電動汽車充電站中,優(yōu)化設計實現(xiàn)電動汽車充電站實時互聯(lián)網(wǎng)電能計量系統(tǒng),有效提高電動汽車充電站實時電能計量的準確性與可靠性,發(fā)揮積極設計實現(xiàn)效益。以下本篇對此做具體分析。

        1.電動汽車充電站發(fā)展現(xiàn)狀

        電動汽車充電站中,由于當前應用的電能計量終端中,還存在則一些問題,主要體現(xiàn)在以下幾個方面:首先,就是在電動汽車充電站的電能計量中,若是以電池的電壓來計算剩余電量的方法,則不能夠真實的實時反映出電動車剩余電量;并且,當電動車的電池容量減少之時,電能計量終端也不能及時的發(fā)出一些告警信息,提醒電動車用戶及時更換電池[1]。其次,就是在電動汽車充電站中,缺乏對電動車的電池進行維護,當電動車的電池長時間不工之作時,不能對其電池進行激活維護,從而造成電池的實際容量降低;還有就是在頻繁充電后,也會縮短電動車電池的使用壽命[2-3]。最后,就是在電動汽車充電站中,大多數(shù)的充電電能計量終端是采用的恒壓充電,由于不同的充電電池之間的特性存在著差異,因而終端管理系統(tǒng)無法滿足所有電池的互換性需求。然而,在實際中,要想構(gòu)建好電動汽車的充電站,就應該提升其電能計量終端系統(tǒng)的智能化水平,可以實時監(jiān)測電動車電量變化,因而亟待能夠優(yōu)化設計一個電動汽車充電站實時互聯(lián)網(wǎng)電能計量系統(tǒng),提升計量終端備用電源系統(tǒng)的穩(wěn)定安全性,發(fā)揮積極影響。

        2.系統(tǒng)需求分析

        在當前電動汽車充電站的電能計量系統(tǒng)設計中,需要能夠充電站中優(yōu)化設計可以實時互聯(lián)網(wǎng)的電能計量系統(tǒng),從而可以確保電動汽車充電安全。在本次系統(tǒng)設計中,確保能夠設計出功能完善、安全可靠的電動汽車充電站電能計量系統(tǒng),這樣必將會推動電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,滿足實際設計需求[4]。同時,在設計電動汽車充電站的實時互聯(lián)網(wǎng)電能計量系統(tǒng)中,可以采取先進的電能計量方法,統(tǒng)一規(guī)劃電動汽車能源供給網(wǎng)絡,實現(xiàn)對電動汽車充電站的合理調(diào)配管理。因此,優(yōu)化設計電動汽車充電站實時互聯(lián)網(wǎng)電能計量系統(tǒng),能夠建立具備高準確度、實時性以及互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡化管理的電能計量系統(tǒng),從而能夠保證公平準確的結(jié)算電動汽車電能貿(mào)易[5],使設計的系統(tǒng)滿足實際應用需求。

        3.優(yōu)化設計電動汽車充電站實時互聯(lián)網(wǎng)電能計量系統(tǒng)

        3.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設計

        對于本次設計的電動汽車充電站實時互聯(lián)網(wǎng)電能計量系統(tǒng)中,系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計之中,確保本次設計的系統(tǒng),主要采取分層、分布式的網(wǎng)絡架構(gòu)與互聯(lián)網(wǎng)進行連接,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括后臺監(jiān)控中心部分、現(xiàn)場智能采集設備部分以及數(shù)據(jù)傳送設備部分。具體參見圖1中所示。

        圖1 系統(tǒng)的總體設計結(jié)構(gòu)

        在本次電動汽車充電站的實時互聯(lián)網(wǎng)電能計量系統(tǒng)中,對于其后臺監(jiān)控中心內(nèi),主要就是由后臺服務器以及后臺數(shù)據(jù)庫量部分組成;現(xiàn)場智能采集設備主要指電動汽車充電樁;數(shù)據(jù)傳送設備主要包括無線模塊和集中器。

        3.2系統(tǒng)的功能設計

        (1)后臺監(jiān)控中心的功能:對于系統(tǒng)的后臺服務器,主要可以監(jiān)控充電站現(xiàn)場智能采集設備的相關狀態(tài),并能夠通過互聯(lián)網(wǎng)與之進行實時數(shù)據(jù)通信;同時,還可以對用戶的電動汽車充電數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計存儲,為充電站的電能計量管理人員提供查詢實時電能數(shù)據(jù)的服務。

        (2)系統(tǒng)中現(xiàn)場智能采集設備功能:完成對用戶充電卡驗證和扣費功能;還可以精確完成對用戶電動汽車所使用電量的計量工作。

        (3)數(shù)據(jù)的傳送功能:主要可以基于互聯(lián)網(wǎng),并聯(lián)合通過無線模塊的串口通信技術(shù),與電動汽車充電站內(nèi)的充電樁進行數(shù)據(jù)的交換,并可以及時上傳充電記錄信息、電動汽車的充電狀態(tài)信息,實時傳輸電能計量數(shù)據(jù),將其發(fā)送到系統(tǒng)后臺的電能計量監(jiān)控中心。

        3.3系統(tǒng)的硬件設計

        在本次設計的電動汽車充電站實時互聯(lián)網(wǎng)電能計量系統(tǒng)中,系統(tǒng)的硬件部分名主要通過應用ARM嵌入式芯片,將其嵌入到電動汽車充電站的充電樁中,從而可以完成對電動汽車充電過程的控制。同時,在系統(tǒng)設計中,還將會應用觸摸屏,以此體系系統(tǒng)的人機交互能力,確保用戶可以根據(jù)自身的需求,選擇合適的充電電量,并能夠?qū)⒆罱K的電能計量交易結(jié)算信息,在觸摸屏中顯示出來。

        3.4系統(tǒng)軟件設計實現(xiàn)

        針對電動汽車充電站實時互聯(lián)網(wǎng)電能計量系統(tǒng)的軟件設計部分,在本次系統(tǒng)設計中,將應用dsPIC系列的硬件環(huán)境,將會采用C語言來編寫系統(tǒng)的程序。系統(tǒng)軟件程序設計步驟為:

        首先,當電動汽車用戶需要在充電站為電動汽車充電時,可以通過點擊實時互聯(lián)網(wǎng)電能計量系統(tǒng)的觸摸屏,從而選擇充電操作。

        其次,當系統(tǒng)在接到到充電的請求之后 ,需要驗證用戶IC卡信息,只有驗證完成后,才能進行實時充電服務。

        最后,在具體充電過程中,可以實時對電能進行計量,發(fā)揮設計應用該系統(tǒng)的作用。

        3.5系統(tǒng)的應用驗證

        針對本次設計的電動汽車充電站實時互聯(lián)網(wǎng)電能計量系統(tǒng),將其應用到實踐中,不僅能夠達到該系統(tǒng)設計的目的,也有助于推動我國建立電動汽車行業(yè)的電能計量新標準。對電動汽車充電站做了一些充足的驗證,將本次設計的充電站實時互聯(lián)網(wǎng)電能計量系統(tǒng)安置在一些小區(qū)內(nèi),并根據(jù)實際情況對電動汽車充電站進行一些硬件結(jié)構(gòu)優(yōu)化,完善充電站實時互聯(lián)網(wǎng)電能計量系統(tǒng)的電源濾波裝置,確保充電動汽車充電站無線電騷擾限值可以符合A類限值的要求,不僅保證系統(tǒng)正常工作,也可以保證用戶安全。針對本次設計的充電站實時互聯(lián)網(wǎng)電能計量系統(tǒng),將其應用到實際電動車充電站中,不僅能夠合理精確計量電動汽車充電站電能,也可以能完善電動汽車充電站功能、使充電站的工作壽命長。同時,由于該系統(tǒng)的人性化操作界面很好,并且系統(tǒng)的后臺監(jiān)控中心也能夠保證系統(tǒng)可以穩(wěn)定高效的運行,因此將設計的系統(tǒng)應用到實踐中,將會發(fā)揮積極的應用價值。

        4.系統(tǒng)設計實現(xiàn)效益

        通過對本次設計的系統(tǒng)進行應用調(diào)查分析,可知設計的電動汽車充電站實時互聯(lián)網(wǎng)電能計量系統(tǒng),將其投入使用后,便于對電動汽車充電站進行實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)管理,對電能充放電過程采取充電樁實時計量,并可記錄精確的信息、數(shù)據(jù),然后通過互聯(lián)網(wǎng)實時的將數(shù)據(jù)上傳至后臺服務器。這樣就有利于相關部門通過互聯(lián)網(wǎng)登陸該系統(tǒng)管理后臺,對充電設備進行監(jiān)督管理,發(fā)揮積極實現(xiàn)效益,可以在實際中推廣應用該系統(tǒng)設計方法。

        5.結(jié)論

        綜上所述,優(yōu)化設計實現(xiàn)電動汽車充電站實時互聯(lián)網(wǎng)電能計量系統(tǒng),可記錄精確的電動汽車充電站實時電能計量信息、數(shù)據(jù),有效提高電動汽車充電站實時電能計量的準確性與可靠性,發(fā)揮積極設計實現(xiàn)效益。

        [1]張思建,黨三磊.電能計量終端充電電池管理系統(tǒng)研究[J].電測與儀表,2014,51(8):6-10.

        [2]蔡文嘉.電動汽車充電站充電電能計量問題淺析[J].湖北電力,2011,35(1):26-27.

        [3]趙瑞.電動汽車交流充電樁的設計與研究[D].蘇州大學,2013.

        [4]張建華,高靖,許萬奎等.反向無功充電對電能計量影響的分析與對策[J].供用電,2012,29(5):8-11.

        [5]朱江淼,張森.電動汽車充電站實時網(wǎng)絡電能計量系統(tǒng)的研制[J].國外電子測量技術(shù),2015,(12):53-56.

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