產(chǎn)品分類(lèi)
Products安科瑞 陳聰
摘要:控制系統的設計在新能源汽車(chē)充電樁結構的優(yōu)化中扮演著(zhù)關(guān)鍵角色。因此,本文綜合控制系統設計原理,著(zhù)重研究充電樁控制系統的開(kāi)發(fā)與應用要點(diǎn),涵蓋了線(xiàn)路結構、安全管理等多個(gè)方面。通過(guò)明確系統的優(yōu)勢,旨在推動(dòng)國內汽車(chē)充電樁技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。
關(guān)鍵詞:新能源汽車(chē);充電樁系統;探索
0引言
電力開(kāi)發(fā)在當代新能源行業(yè)應用中具有重要地位,它滿(mǎn)足了社會(huì )對低成本資源和廣泛應用的需求。特別是隨著(zhù)國內新能源汽車(chē)等技術(shù)的不斷推廣,持續性電力供應系統的研究成為綜合資源利用的重要方向。
1 新能源汽車(chē)充電樁控制系統設計原理
1.1 充電管理與調度原理
充電樁的控制系統具備管理多個(gè)充電樁的能力,以根據不同車(chē)輛的需求合理分配充電資源。這涉及到一系列重要功能,包括實(shí)時(shí)監測電池狀態(tài),識別連接的車(chē)輛,以及智能管理充電功率等。通過(guò)這些功能的協(xié)同作用,可以大程度地提高充電效率,確保車(chē)輛能夠在短的時(shí)間內獲得所需的電能,同時(shí)避免過(guò)度負載和資源浪費。這種智能化的控制系統為新能源汽車(chē)的普及和可持續發(fā)展提供了堅實(shí)的支持[1]。
1.2 通信與數據交換原理
控制系統通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò )與充電樁和車(chē)輛進(jìn)行實(shí)時(shí)數據交換。通常采用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),以及標準通信協(xié)議來(lái)實(shí)現充電樁與控制系統之間的高效通信。這種通信架構支持遠程監控,實(shí)時(shí)數據采集和快速故障診斷。通過(guò)遠程監控,運營(yíng)商能夠實(shí)時(shí)監測充電樁狀態(tài)、電池充電情況等信息,為運維提供及時(shí)反饋和決策支持。同時(shí),數據采集還有助于分析充電行為和需求趨勢,為優(yōu)化充電服務(wù)提供寶貴數據支持。這種通信技術(shù)的應用,提高了充電樁的管理效率和可靠性。
1.3 電能管理原理
電能管理在充電樁的運行中扮演著(zhù)至關(guān)重要的角色,旨在確保充電過(guò)程的安全性和高效性??刂葡到y具備智能調節電流和電壓的能力,以滿(mǎn)足各種不同車(chē)型和電池類(lèi)型的充電需求。通過(guò)實(shí)時(shí)監測電池狀態(tài)和溫度,系統可以動(dòng)態(tài)調整電能輸出,防止過(guò)載、電池過(guò)熱或其他潛在問(wèn)題的發(fā)生。這種的電能管理不僅有助于延長(cháng)電池壽命,還提高了充電效率,減少了能源浪費,推動(dòng)了新能源汽車(chē)的普及和發(fā)展。因此,電能管理在充電樁控制系統中的作用不可忽視。
1.4 安全管理原理
安全管理原理在充電樁控制系統中具有極其重要的地位。系統不斷監測電池和設備的狀態(tài),以確保充電過(guò)程中不會(huì )出現電池泄漏、過(guò)壓、過(guò)流或其他異常情況,從而保障用戶(hù)和設備的安全。此外,為了杜絕潛在風(fēng)險,實(shí)施嚴格的用戶(hù)身份驗證和訪(fǎng)問(wèn)控制,以防止未經(jīng)授權的人員或設備對充電樁進(jìn)行操作。這種全面的安全管理原則不僅有助于防范潛在危險,還增強了用戶(hù)的信任感,促進(jìn)了新能源汽車(chē)的廣泛應用。因此,安全管理在充電樁控制系統設計中扮演著(zhù)不能缺的角色[2]。
1.5 用戶(hù)界面原理
用戶(hù)界面原理在充電樁控制系統中發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用。為了確保用戶(hù)操作的便捷性,系統通常配備了直觀(guān)的用戶(hù)界面,如觸摸屏、手機應用或網(wǎng)頁(yè)。通過(guò)這些界面,用戶(hù)可以輕松選擇不同的充電模式,實(shí)時(shí)查看充電進(jìn)度,以及便捷地進(jìn)行付款等操作。這種用戶(hù)友好的設計不僅提升了充電服務(wù)的便捷性,還增強了用戶(hù)體驗,促進(jìn)了新能源汽車(chē)的普及和使用。因此,用戶(hù)界面原理是為了滿(mǎn)足用戶(hù)需求和提高充電服務(wù)的可用性而不能缺的組成部分。
1.6 智能調度原理
智能調度原理在充電樁控制系統中扮演著(zhù)重要角色,旨在優(yōu)化充電樁的使用率,從而降低充電站的擁堵和高峰期的充電需求。智能調度的實(shí)現需要考慮多種因素,包括電價(jià)、充電站的容量、用戶(hù)需求等。通過(guò)綜合考慮這些因素,系統可以自動(dòng)調整充電樁的使用計劃,以大程度地提高充電資源的利用效率,同時(shí)降低電力成本。這不僅有助于平衡電網(wǎng)負荷,還改善了用戶(hù)充電體驗,促進(jìn)了新能源汽車(chē)的可持續發(fā)展。因此,智能調度原理在充電樁控制系統中的應用具有重要意義。
2 新能源汽車(chē)充電樁控制系統設計與應用
2.1 汽車(chē)充電樁線(xiàn)路控制
首先,汽車(chē)充電樁線(xiàn)路控制是充電樁系統中的核心要素之一。它直接涉及到電能傳輸的安全性和效率。線(xiàn)路控制的首要任務(wù)是電能管理,確保充電過(guò)程中電流和電壓的穩定和可控。這包括實(shí)時(shí)監測電池的狀態(tài),根據不同車(chē)型和電池類(lèi)型的需求調整充電功率,以大程度地提高充電效率。其次,線(xiàn)路控制需要選用合適的線(xiàn)纜和連接器,以減小電阻和能量損失,從而確保電能的高效傳輸。后,線(xiàn)路控制系統還需要具備故障檢測功能,及時(shí)發(fā)現并報警任何可能影響充電安全的線(xiàn)路或連接問(wèn)題??傊?,汽車(chē)充電樁線(xiàn)路控制是為了提供高效、可靠和安全的充電體驗而不能缺的關(guān)鍵要素。
2.2 汽車(chē)充電樁檢測控制
首先,汽車(chē)充電樁檢測控制是保障充電過(guò)程的安全性和有效性的重要環(huán)節。其首要任務(wù)是對電池狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監測和診斷。通過(guò)監測電池的電壓、電流、溫度等參數,檢測控制系統可以判斷電池的健康狀況,確保充電過(guò)程中不會(huì )出現過(guò)充、過(guò)放等問(wèn)題,從而延長(cháng)電池壽命。其次,檢測控制系統需要實(shí)現對車(chē)輛和電池的身份識別,以確保只有授權車(chē)輛可以使用充電樁,提高充電站的安全性。后,該系統還應具備故障診斷和報警功能,及時(shí)發(fā)現并通知維護人員處理任何可能的設備故障或異常情況,確保充電過(guò)程的穩定性和可靠性。綜合而言,汽車(chē)充電樁檢測控制是為了提供安全、高效和可靠的充電服務(wù)而至關(guān)重要的組成部分。
2.3 汽車(chē)充電樁程序控制
首先,汽車(chē)充電樁的程序控制是確保充電過(guò)程順利進(jìn)行的核心要素。該控制系統首要任務(wù)是管理充電流程的啟動(dòng)和結束,以確保充電會(huì )在正確的時(shí)間開(kāi)始,并在達到設定目標后自動(dòng)停止。這涉及到充電樁與車(chē)輛之間的通信和協(xié)調,確保電流和電壓的適當調整,以滿(mǎn)足電池的充電需求。其次,程序控制系統需要支持多種充電接口和標準,以適應不同類(lèi)型的新能源汽車(chē)。后,該系統還應具備遠程監控和追蹤功能,允許運營(yíng)商遠程管理充電樁的狀態(tài),進(jìn)行故障診斷和維護,以提高充電服務(wù)的可用性和便捷性。綜合而言,汽車(chē)充電樁的程序控制是為了實(shí)現充電的智能化、標準化和便捷化而不能缺的部分[3]。
2.4 汽車(chē)充電樁安全控制
充電樁的程序控制在新能源汽車(chē)充電系統中發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用。首先,它確保了充電過(guò)程的安全和可控。通過(guò)程序控制,充電樁可以實(shí)現對電流和電壓的準確調節,以滿(mǎn)足不同電池類(lèi)型和充電需求。充電過(guò)程的啟動(dòng)和停止也可以控制,確保充電的順利進(jìn)行,同時(shí)避免了過(guò)充或過(guò)放等危險情況。其次,程序控制系統需要支持多種充電接口和標準。隨著(zhù)不同類(lèi)型的新能源汽車(chē)興起,充電接口和充電標準也各異。因此,控制系統具備兼容性,能夠適應各種充電需求,無(wú)論是快充、慢充還是超級充電站。后,遠程監控和追蹤功能是程序控制系統的重要組成部分。這些功能允許運營(yíng)商遠程監控充電樁的狀態(tài),包括是否正常運行、是否發(fā)生故障等。遠程診斷和維護也可以通過(guò)程序控制實(shí)現,以提高充電服務(wù)的可用性和便捷性,減少了故障維修的停機時(shí)間。
3安科瑞充電樁收費運營(yíng)云平臺
3.1概述
AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營(yíng)云平臺系統通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統的電動(dòng)電動(dòng)自行車(chē)充電站以及各個(gè)充電整法行不間斷地數據采集和監控,實(shí)時(shí)監控充電樁運行狀態(tài),進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理,交易結算,資要管理、電能管理,明細查詢(xún)等。同時(shí)對充電機過(guò)溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過(guò)壓,欠壓,絕緣低各類(lèi)故障進(jìn)行預警;充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng),用戶(hù)通過(guò)微信、支付寶,云閃付掃碼充電。
3.2應用場(chǎng)所
適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區、實(shí)業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區等充電樁模式的充電基礎設施設計。
3.3.1系統分為四層:
1)即數據采集層、網(wǎng)絡(luò )傳輸層、數據層和客戶(hù)端層。
2)數據采集層:包括電瓶車(chē)智能充電樁通訊協(xié)議為標準modbus-rtu。電瓶車(chē)智能充電樁用于采集充電回路的電力參數,并進(jìn)行電能計量和保護。
3)網(wǎng)絡(luò )傳輸層:通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò )將數據上傳至搭建好的數據庫服務(wù)器。
4)數據層:包含應用服務(wù)器和數據服務(wù)器,應用服務(wù)器部署數據采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站,數據服務(wù)器部署實(shí)時(shí)數據庫、歷史數據庫、基礎數據庫。
5)應客戶(hù)端層:系統管理員可在瀏覽器中訪(fǎng)問(wèn)電瓶車(chē)充電樁收費平臺。終端充電用戶(hù)通過(guò)刷卡掃碼的方式啟動(dòng)充電。
小區充電平臺功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實(shí)時(shí)監控、交易管理、故障管理、統計分析、基礎數據管理等功能,同時(shí)為運維人員提供運維APP,充電用戶(hù)提供充電小程序。
4安科瑞充電樁云平臺系統功能
4.1智能化大屏
智能化大屏展示站點(diǎn)分布情況,對設備狀態(tài)、設備使用率、充電次數、充電時(shí)長(cháng)、充電金額、充電度數、充電樁故障等進(jìn)行統計顯示,同時(shí)可查看每個(gè)站點(diǎn)的站點(diǎn)信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統一管理小區充電樁,查看設備使用率,合理分配資源。
4.2實(shí)時(shí)監控
實(shí)時(shí)監視充電設施運行狀況,主要包括充電樁運行狀態(tài)、回路狀態(tài)、充電過(guò)程中的充電電量、充電電壓/電流,充電樁告警信息等。
4.3交易管理
平臺管理人員可管理充電用戶(hù)賬戶(hù),對其進(jìn)行賬戶(hù)進(jìn)行充值、退款、凍結、注銷(xiāo)等操作,可查看小區用戶(hù)每日的充電交易詳細信息。
4.4故障管理
設備自動(dòng)上報故障信息,平臺管理人員可通過(guò)平臺查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理,同時(shí)運維人員可通過(guò)運維APP收取故障推送,運維人員在運維工作完成后將結果上報。充電用戶(hù)也可通過(guò)充電小程序反饋現場(chǎng)問(wèn)題。
4.5統計分析
通過(guò)系統平臺,從充電站點(diǎn)、充電設施、充電時(shí)間、充電方式等不同角度,查詢(xún)充電交易統計信息、能耗統計信息等。
4.6基礎數據管理
在系統平臺建立運營(yíng)商戶(hù),運營(yíng)商可建立和管理其運營(yíng)所需站點(diǎn)和充電設施,維護充電設施信息、價(jià)格策略、折扣、優(yōu)惠活動(dòng),同時(shí)可管理在線(xiàn)卡用戶(hù)充值、凍結和解綁。
4.7運維APP
面向運維人員使用,可以對站點(diǎn)和充電樁進(jìn)行管理、能夠進(jìn)行故障閉環(huán)處理、查詢(xún)流量卡使用情況、查詢(xún)充電\充值情況,進(jìn)行遠程參數設置,同時(shí)可接收故障推送。
4.8充電小程序
面向充電用戶(hù)使用,可查看附近空閑設備,主要包含掃碼充電、賬戶(hù)充值,充電卡綁定、交易查詢(xún)、故障申訴等功能。
5系統硬件配置
類(lèi)型 | 型號 | 圖片 | 功能 |
安科瑞充電樁收費運營(yíng)云平臺 | AcrelCloud-9000 | | 安科瑞響應國家節能環(huán)保、綠色出行的號召,為廣大用戶(hù)提供慢充和快充兩種充電方式壁掛式、落地式等多種類(lèi)型的充電樁,包含智能7kW交流充電樁,30kW壁掛式直流充電樁,智能60kW/120kW直流一體式充電樁等來(lái)滿(mǎn)足新能源汽車(chē)行業(yè)快速、經(jīng)濟、智能運營(yíng)管理的市場(chǎng)需求,提供電動(dòng)汽車(chē)充電軟件解決方案,可以隨時(shí)隨地享受便捷安全的充電服務(wù),微信掃一掃、微信公眾號、支付寶掃一掃、支付寶服務(wù)窗,充電方式多樣化,為車(chē)主用戶(hù)提供便捷、安全的充電服務(wù)。實(shí)現對動(dòng)力電池快速、安全、合理的電量補給,能計時(shí),計電度、計金額作為市民購電終端,同時(shí)為提高公共充電樁的效率和實(shí)用性。 |
互聯(lián)網(wǎng)版智能交流樁 | AEV-AC007D | | 額定功率7kW,單相三線(xiàn)制,防護等級IP65,具備防雷保護、過(guò)載保護、短路保護、漏電保護、智能監測、智能計量、遠程升級,支持刷卡、掃碼、即插即用。通訊方:4G/wifi/藍牙支持刷卡,掃碼、免費充電可選配顯示屏 |
互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁 | AEV-DC030D | | 額定功率30kW,三相五線(xiàn)制,防護等級IP54,具備防雷保護、過(guò)載保護、短路保護、漏電保護、智能監測、智能計量、恒流恒壓、電池保護、遠程升級,支持刷卡、掃碼、即插即用通訊方式:4G/以太網(wǎng) 支持刷卡,掃碼、免費充電 |
互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁 | AEV-DC060S | | 額定功率60kW,三相五線(xiàn)制,防護等級IP54,具備防雷保護、過(guò)載保護、短路保護、漏電保護、智能監測、智能計量、恒流恒壓、電池保護、遠程升級,支持刷卡、掃碼、即插即用通訊方式:4G/以太網(wǎng) 支持刷卡,掃碼、免費充電 |
互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁 | AEV-DC120S | | 額定功率120kW,三相五線(xiàn)制,防護等級IP54,具備防雷保護、過(guò)載保護、短路保護、漏電保護、智能監測、智能計量、恒流恒壓、電池保護、遠程升級,支持刷卡、掃碼、即插即用通訊方式:4G/以太網(wǎng) 支持刷卡,掃碼、免費充電 |
10路電瓶車(chē)智能充電樁 | ACX10A系列 | | 10路承載電流25A,單路輸出電流3A,單回路功率1000W,總功率5500W。充滿(mǎn)自停、斷電記憶、短路保護、過(guò)載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。 ACX10A-TYHN:防護等級IP21,支持投幣、刷卡,掃碼、免費充電 ACX10A-TYN:防護等級IP21,支持投幣、刷卡,免費充電 ACX10A-YHW:防護等級IP65,支持刷卡,掃碼,免費充電 ACX10A-YHN:防護等級IP21,支持刷卡,掃碼,免費充電 ACX10A-YW:防護等級IP65,支持刷卡、免費充電 ACX10A-MW:防護等級IP65,僅支持免費充電 |
2路智能插座 | ACX2A系列 | | 2路承載電流20A,單路輸出電流10A,單回路功率2200W,總功率4400W。充滿(mǎn)自停、斷電記憶、短路保護、過(guò)載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別,報警上報。 ACX2A-YHN:防護等級IP21,支持刷卡、掃碼充電 ACX2A-HN:防護等級IP21,支持掃碼充電 ACX2A-YN:防護等級IP21,支持刷卡充電 |
20路電瓶車(chē)智能充電樁 | ACX20A系列 | | 20路承載電流50A,單路輸出電流3A,單回路功率1000W,總功率11kW。充滿(mǎn)自停、斷電記憶、短路保護、過(guò)載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別,報警上報。 ACX20A-YHN:防護等級IP21,支持刷卡,掃碼,免費充電 ACX20A-YN:防護等級IP21,支持刷卡,免費充電 |
落地式電瓶車(chē)智能充電樁 | ACX10B系列 | | 10路承載電流25A,單路輸出電流3A,單回路功率1000W,總功率5500W。充滿(mǎn)自停、斷電記憶、短路保護、過(guò)載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。 ACX10B-YHW:戶(hù)外使用,落地式安裝,包含1臺主機及5根立柱,支持刷卡、掃碼充電,不帶廣告屏 ACX10B-YHW-LL:戶(hù)外使用,落地式安裝,包含1臺主機及5根立柱,支持刷卡、掃碼充電。液晶屏支持U盤(pán)本地投放圖片及視頻廣告 |
智能邊緣計算網(wǎng)關(guān) | ANet-2E4SM | | 4路RS485串口,光耦隔離,2路以太網(wǎng)接口,支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP(主、從)、104(主、從)、建筑能耗、SNMP、MQTT;(主模塊)輸入電源:DC12V~36V。支持4G擴展模塊,485擴展模塊。 |
擴展模塊ANet-485 | M485模塊:4路光耦隔離RS485 | ||
擴展模塊ANet-M4G | M4G模塊:支持4G全網(wǎng)通 | ||
導軌式單相電表 | ADL200 | | 單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量,輸入電流:10(80)A; 電能精度:1級 支持Modbus和645協(xié)議 證書(shū):MID/CE認證 |
導軌式電能計量表 | ADL400 | | 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量,分相總有功電能,總正反向有功電能統計,總正反向無(wú)功電能統計;紅外通訊;電流規格:經(jīng)互感器接入3×1(6)A,直接接入3×10(80)A,有功電能精度0.5S級,無(wú)功電能精度2級 證書(shū):MID/CE認證 |
無(wú)線(xiàn)計量?jì)x表 | ADW300 | | 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量,有功電能計量(正、反向)、四象限無(wú)功電能、總諧波含量、分次諧波含量(2~31次);A、B、C、N四路測溫;1路剩余電流測量;支持RS485/LoRa/2G/4G/NB;LCD顯示;有功電能精度:0.5S級(改造項目) 證書(shū):CPA/CE認證 |
導軌式直流電表 | DJSF1352-RN | | 直流電壓、電流、功率測量,正反向電能計量,復費率電能統計,SOE事件記錄:8位LCD顯示:紅外通訊:電壓輸入較大1000V,電流外接分流器接入(75mV)或霍爾元件接入(0-5V);電能精度1級,1路485通訊,1路直流電能計量AC/DC85-265V供電 證書(shū):MID/CE認證 |
面板直流電表 | PZ72L-DE | | 直流電壓、電流、功率測量,正反向電能計量:紅外通訊:電壓輸入較大1000V,電流外接分流器接入·(75mV)或霍爾元件接入(0-20mA0-5V);電能精度1級 證書(shū):CE認證 |
電氣防火限流式保護器 | ASCP200-63D | | 導軌式安裝,可實(shí)現短路限流滅弧保護、過(guò)載限流保護、內部超溫限流保護、過(guò)欠壓保護、漏電監測、線(xiàn)纜溫度監測等功能;1路RS485通訊,1路NB或4G無(wú)線(xiàn)通訊(選配);額定電流為0~63A,額定電流菜單可設。 |
6結語(yǔ)
綜合以上論述,新能源汽車(chē)充電樁控制系統的設計是優(yōu)化和調節社會(huì )能源供應體系的理論總結。在此基礎上,本文通過(guò)探討汽車(chē)充電樁的線(xiàn)路控制、檢測控制、程序控制以及安全控制等方面,分析了新能源汽車(chē)充電樁控制系統的實(shí)施方式。因此,本研究成果有望為推廣綠色發(fā)展理念提供新的思路和方法。
參考文獻
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