張世軍

摘 要：隨著電動(dòng)汽車的普及，智能充電技術(shù)也受到了廣泛關(guān)注，如何設(shè)計(jì)出可靠、安全的充電系統(tǒng)是解決電動(dòng)汽車高壓安全和延長(zhǎng)續(xù)駛里程的關(guān)鍵技術(shù)。本文基于物聯(lián)網(wǎng)的電動(dòng)汽車智能充電系統(tǒng)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車 智能充電 充電樁

電動(dòng)汽車是未來陸地交通工具發(fā)展的必然趨勢(shì)，大量無序的充電行為必然會(huì)對(duì)已有的電網(wǎng)可靠運(yùn)行造成各種消極性影響，例如：大范圍的電動(dòng)汽車無序充電會(huì)加大電網(wǎng)的峰谷差，造成電網(wǎng)調(diào)度困難性變大，而使得電壓或者電流發(fā)生畸變，嚴(yán)重的甚至?xí)斐呻娏υO(shè)備的損傷。所以正確的引導(dǎo)與管理電動(dòng)汽車充電行為勢(shì)在必行。

1當(dāng)前電動(dòng)汽車充電現(xiàn)狀

在電動(dòng)汽車充電設(shè)施推進(jìn)普及過程中，亟需突破的難點(diǎn)之一就是充電站樁數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)及統(tǒng)一管理的問題。電力管理部門需要將各個(gè)充電站樁的數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)匯總，為智能電網(wǎng)建設(shè)提供有效數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)充電站樁的遠(yuǎn)程管理。然而在實(shí)施過程中經(jīng)常會(huì)遇到以下難點(diǎn)：

1.1充電站樁地理位置分散，與管理中心平臺(tái)具有一定的空間距離，采取有線網(wǎng)絡(luò)通信較為困難。

1.2不同生產(chǎn)方的充電站樁設(shè)備所支持的通信協(xié)議各不相同，管理中心平臺(tái)不能很好的與充電站樁設(shè)備直接通信，從而不便于數(shù)據(jù)匯總。

基于以上兩個(gè)難點(diǎn)，可見搭建物聯(lián)網(wǎng)的電動(dòng)汽車智能通信橋梁尤為重要。

2系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以采用模塊化設(shè)計(jì)，每個(gè)電動(dòng)車停車場(chǎng)管理系統(tǒng)由一個(gè)控制中心和若干個(gè)充電控制端組成，充電控制端和控制中心通過Can總線通信，充電控制端的個(gè)數(shù)根據(jù)停車場(chǎng)規(guī)模來布置，每一個(gè)停車位布置一個(gè)充電控制器，場(chǎng)內(nèi)攝像頭由控制中心控制其視頻采集工作，攝像頭的個(gè)數(shù)也可以支持多個(gè)，可根據(jù)停車場(chǎng)規(guī)模布置?？刂浦行牟捎们度胧较到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)，其中主要包括一個(gè)視頻采集卡設(shè)備和一個(gè)CC2530有源RFID定位標(biāo)簽讀卡器設(shè)備，這兩個(gè)設(shè)備一個(gè)負(fù)責(zé)視頻采集工作，一個(gè)負(fù)責(zé)自動(dòng)標(biāo)簽讀取和對(duì)停車場(chǎng)內(nèi)車輛定位和充費(fèi)刷卡，當(dāng)車輛移動(dòng)超出一定范圍時(shí)會(huì)啟動(dòng)報(bào)警程序，用戶可以通過車載標(biāo)簽進(jìn)行自動(dòng)充電計(jì)費(fèi)和繳費(fèi)；充電控制器主要是基于達(dá)盛科技的E_play平臺(tái)開發(fā)的，控制器通過一個(gè)電流監(jiān)控傳感器實(shí)時(shí)采集鏈接電動(dòng)車充電器的電流信息，同時(shí)通過充電控制驅(qū)動(dòng)自動(dòng)調(diào)節(jié)充電電流，充電完成后控制器自動(dòng)計(jì)算電量并反饋到控制中心。同時(shí)控制中心具有網(wǎng)絡(luò)交互功能，每個(gè)控制中心的用戶數(shù)據(jù)保存在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)服務(wù)器中，所有部署了該系統(tǒng)的停車場(chǎng)內(nèi)的所有用戶信息都可以進(jìn)行共享，用戶可以在任何一個(gè)部署了該系統(tǒng)的停車場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行刷卡充電和相關(guān)服務(wù)。

通過對(duì)現(xiàn)有的電動(dòng)汽車停車場(chǎng)管理需求和實(shí)地調(diào)研分析，系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)可以主要由智能充電功能、車輛防盜報(bào)警功能、充電計(jì)費(fèi)管理功能和視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控功能四個(gè)主功能模塊構(gòu)成。其中，智能充電功能主要實(shí)現(xiàn)了對(duì)電動(dòng)車的充電控制，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)其充電進(jìn)行自主調(diào)節(jié)和充電過程中的電量計(jì)算；車輛防盜報(bào)警功能，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)了對(duì)電動(dòng)車的防盜監(jiān)控，當(dāng)電動(dòng)車在未解鎖的狀態(tài)下移動(dòng)后會(huì)發(fā)出報(bào)警信息并通知用戶；充電計(jì)費(fèi)管理功能，主要是實(shí)現(xiàn)了對(duì)停車場(chǎng)內(nèi)充電的電動(dòng)車的自動(dòng)計(jì)費(fèi)管理，包括用戶注冊(cè)、用戶繳費(fèi)和自動(dòng)扣費(fèi)等；視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)停車場(chǎng)內(nèi)的車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控。

3系統(tǒng)功能

3.1 智能充電功能

充電端能夠給電動(dòng)車實(shí)現(xiàn)智能充電，自動(dòng)檢測(cè)電動(dòng)車電量，判斷電動(dòng)車電量狀態(tài)，根據(jù)其狀態(tài)控制其充電電流，并且對(duì)其充電過程中所使用的電量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并反饋到控制中心，控制中心最終根據(jù)充電用戶的賬戶信息對(duì)其進(jìn)行計(jì)費(fèi)管理。

3.2 車輛防盜報(bào)警功能

用戶開著帶有標(biāo)簽的電動(dòng)汽車進(jìn)入停車場(chǎng)內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)識(shí)別車輛標(biāo)簽信息，向用戶手機(jī)發(fā)送取車密碼，用戶進(jìn)入停車場(chǎng)停好車將充電電源插上充電端之后，系統(tǒng)通過控制中心反饋過來的信息設(shè)置其在線，如果用戶需要取車，這時(shí)候需要在充電控制端輸入取車密碼才可以安全解鎖取車，如果不輸入控制密碼就取車，系統(tǒng)將會(huì)報(bào)警，同時(shí)系統(tǒng)將異常情況通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到用戶手機(jī)。

3.3 充電計(jì)費(fèi)管理功能

用戶充電過程中系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)用戶所使用的電量并對(duì)其注冊(cè)的賬戶內(nèi)的消費(fèi)進(jìn)行扣除，達(dá)到自動(dòng)計(jì)費(fèi)管理的目的，同時(shí)用戶還可以通過管理端進(jìn)行繳費(fèi)。

3.4 實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控功能

系統(tǒng)能夠通過視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控停車場(chǎng)內(nèi)信息。

4系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

由于系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)思想對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)，在硬件設(shè)計(jì)上主要包括控制中心端的硬件設(shè)計(jì)和充電控制器硬件設(shè)計(jì)兩個(gè)硬件模塊。

控制中心主要由電源供電模塊、DM9000以太網(wǎng)模塊、視頻采集卡模塊和CC2530射頻標(biāo)簽讀卡器模塊組成，其中電源模塊負(fù)責(zé)為系統(tǒng)的控制器和各個(gè)功能模塊供電，將外部220 V交流電轉(zhuǎn)為系統(tǒng)所需的5 V直流電；DM9000以太網(wǎng)模塊主要為控制中心提供網(wǎng)絡(luò)硬件支持，通過該模塊控制中心能夠接入互聯(lián)網(wǎng)訪問系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)庫(kù)；CC2530射頻標(biāo)簽讀卡器模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)射頻標(biāo)簽的識(shí)別和數(shù)據(jù)讀取。視頻采集卡模塊主要支持視頻采集鏈接攝像頭。由于控制中心采用的控制芯片ARM6410是球面封裝，其PCB自主設(shè)計(jì)費(fèi)用高，沒有專業(yè)的硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是很難穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)其電路設(shè)計(jì)的，系統(tǒng)在這部分的實(shí)現(xiàn)主要是通過購(gòu)買現(xiàn)成的電路模塊搭建系統(tǒng)而成。

5結(jié)論

該充電系統(tǒng)平臺(tái)方案可以滿足電動(dòng)汽車充電要求，充電方案充分考慮了充電操作方便性及整車高壓安全等方面因素，結(jié)合目前中國(guó)現(xiàn)有充電基礎(chǔ)設(shè)施狀況，全面考慮了實(shí)際操作時(shí)可能出現(xiàn)的問題，在整車充電系統(tǒng)中制定了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略。對(duì)駕駛員來說，操作上除了充電時(shí)間較長(zhǎng)外與傳統(tǒng)車相比要求更低。為電動(dòng)汽車大批量上市提供了有力保障，大大推進(jìn)了市場(chǎng)化進(jìn)程。同時(shí)該充電方案可應(yīng)用在所有類型的電動(dòng)汽車上，實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)電動(dòng)汽車智能充電方案的平臺(tái)化。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙春明，賈俊國(guó)，羅懷平.電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置[M].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社（第3版），2012：3-9.

[2] 隨順科，孫長(zhǎng)江.基于DSP的智能充電系統(tǒng)在電動(dòng)汽車中的應(yīng)用研究[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2011（13）：126-128.