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电动汽车充电桩系统方案设计
更新时间:2024-06-26   点击次数:93次


0引言

随着人们环保意识的逐渐提升,电动汽车愈来愈受到人们的追捧和喜爱。我国国内很多机构也对电动汽车提出了不同的充电模式包括电池组更换、快速充电、常规充电等。然而从实际应用层面来分析汽车电池组不但拥有较为庞大的体积而且其重量也比较重,经常性的更换不方便;运用直流充电柜为电动汽车电池组充电,虽然达到了续航的目的,但对电池的使用寿命造成很大损害。

所以,交流充电桩能够非常有效解决电动汽车电池组的能量补给以及续航问题,运用交流充电桩进行充电不需要对电池进行装卸,而是直接运用电缆线连接汽车电池组和充电桩就能够完成充电作业,而且交流电对电池组进行充电不会对电池的使用寿命和性能造成影响,是一种非常优秀的充电方式。另外,交流充电桩重量轻、体积小,和我国电力系统了解较为便捷,容易在居民小区、办公场所、超市以及电动汽车充电站内部进行布设。

1 电动汽车充电桩控制系统开发

1.1电动汽车充电桩控制系统的基本单元

本文中设计的电动汽车交流充电桩控制系统基本单元为主充电电路系统、主控制电路系统、人机交互界面、收费系统、刷卡系统,其结构如图 1所示

 

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1.2控制系统的硬件组成元件

优秀的电动汽车智能充电系统不但能够满足电动汽车用户对充电的需求,而且还必须具备电力精准计量、结算等功能。

因此,本文设计的系统选择使用 At—mel企业生产的 ARM9处理器当成系统最重要的组成部分。该处理器具备以下特性:拥有5个串口,2个 USB接口,1个主USB接口,另外一个为以太网接口,动态SDRAM 控制器,NAND控制器,以及多路IO 口,并且这些元件都可以满足工业级的温度范围,能够满足本系统实际使用环境的需求。

系统中的电量计量装置为多功能单相表计量,采用 RS485实现数据传送,电路图结构示意图如图2

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2 电动汽车充电桩控制系统的开发

为了确保用户使用的便捷性,本系统设计了如下应用模块:用户信息交互模块、电能

计量控制模块。系统软件功能模块示意图如图3所示

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3安科瑞充电桩收费运营云平台系统选型方案

3.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充电柱收费运营云平台系统通过物联网技术对接入系统的电动电动自行车充电站以及各个充电整法行不间断数据采集和监控,实时监控充电桩运行状态,进行充电服务、支付管理,交易结算,资要管理、电能管理,明细查询等。同时对充电机过温保护、漏电、充电机输入/输出过压,欠压,绝缘低各类故障进行预警;充电桩支持以太网、4G或WIFI等方式接入互联网,用户通过微信、支付宝,云闪付扫码充电。

3.2应用场所

适用于民用建筑、一般工业建筑、居住小区、实业单位、商业综合体、学校、园区等充电桩模式的充电基础设施设计。

3.3系统结构

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系统分为四层:

1)即数据采集层、网络传输层、数据层和客户端层。

2)数据采集层:包括电瓶车智能充电桩通讯协议为标准modbus-rtu。电瓶车智能充电桩用于采集充电回路的电力参数,并进行电能计量和保护。

3)网络传输层:通过4G网络将数据上传至搭建好的数据库服务器。

4)数据层:包含应用服务器和数据服务器,应用服务器部署数据采集服务、WEB网站,数据服务器部署实时数据库、历史数据库、基础数据库。

5)应客户端层:系统管理员可在浏览器中访问电瓶车充电桩收费平台。终端充电用户通过刷卡扫码的方式启动充电。

小区充电平台功能主要涵盖充电设施智能化大屏、实时监控、交易管理、故障管理、统计分析、基础数据管理等功能,同时为运维人员提供运维APP,充电用户提供充电小程序。

3.4安科瑞充电桩云平台系统功能

3.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站点分布情况,对设备状态、设备使用率、充电次数、充电时长、充电金额、充电度数、充电桩故障等进行统计显示,同时可查看每个站点的站点信息、充电桩列表、充电记录、收益、能耗、故障记录等。统一管理小区充电桩,查看设备使用率,合理分配资源。

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3.4.2实时监控

实时监视充电设施运行状况,主要包括充电桩运行状态、回路状态、充电过程中的充电电量、充电电压电流,充电桩告警信息等。

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3.4.3交易管理

平台管理人员可管理充电用户账户,对其进行账户进行充值、退款、冻结、注销等操作,可查看小区用户每日的充电交易详细信息。

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3.4.4故障管理

设备自动上报故障信息,平台管理人员可通过平台查看故障信息并进行派发处理,同时运维人员可通过运维APP收取故障推送,运维人员在运维工作完成后将结果上报。充电用户也可通过充电小程序反馈现场问题。

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3.4.5统计分析

通过系统平台,从充电站点、充电设施、、充电时间、充电方式等不同角度,查询充电交易统计信息、能耗统计信息等。

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3.4.6基础数据管理

在系统平台建立运营商户,运营商可建立和管理其运营所需站点和充电设施,维护充电设施信息、价格策略、折扣、优惠活动,同时可管理在线卡用户充值、冻结和解绑。IMG_262

3.4.7运维APP

面向运维人员使用,可以对站点和充电桩进行管理、能够进行故障闭环处理、查询流量卡使用情况、查询充电\充值情况,进行远程参数设置,同时可接收故障推送

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3.4.8充电小程序

面向充电用户使用,可查看附近空闲设备,主要包含扫码充电、账户充值,充电卡绑定、交易查询、故障申诉等功能。

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3.5系统硬件配置

类型

型号

图片

功能

安科瑞充电桩收费运营云平台

AcrelCloud-9000

 

安科瑞响应节能环保、绿色出行的号召,为广大用户提供慢充和快充两种充电方式壁挂式、落地式等多种类型的充电桩,包含智能7kW交流充电桩,30kW壁挂式直流充电桩,智能60kW/120kW直流一体式充电桩等来满足新能源汽车行业快速、经济、智能运营管理的市场需求,提供电动汽车充电软件解决方案,可以随时随地享受便捷高效安全的充电服务,微信扫一扫、微信公众号、支付宝扫一扫、支付宝服务窗,充电方式多样化,为车主用户提供便捷、高效、安全的充电服务。实现对动力电池快速、高效、安全、合理的电量补给,能计时,计电度、计金额作为市民购电终端,同时为提高公共充电桩的效率和实用性。

互联网版智能交流桩

AEV-AC007D

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额定功率7kW,单相三线制,防护等级IP65,具备防雷

保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、远程升级,支持刷卡、扫码、即插即用。

通讯方:4G/wifi/蓝牙支持刷卡,扫码、免费充电可选配显示屏

互联网版智能直流桩

AEV-DC030D

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额定功率30kW,三相五线制,防护等级IP54,具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远

程升级,支持刷卡、扫码、即插即用

通讯方式:4G/以太网

支持刷卡,扫码、免费充电

互联网版智能直流桩

AEV-DC060S

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额定功率60kW,三相五线制,防护等级IP54,具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远程升级,支持刷卡、扫码、即插即用

通讯方式:4G/以太网

支持刷卡,扫码、免费充电

互联网版智能直流桩

AEV-DC120S

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额定功率120kW,三相五线制,防护等级IP54,具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远程升级,支持刷卡、扫码、即插即用

通讯方式:4G/以太网

支持刷卡,扫码、免费充电

10路电瓶车智能充电桩

ACX10A系列

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10路承载电流25A,单路输出电流3A,单回路功率1000W,总功率5500W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别、独立计量、告警上报。

ACX10A-TYHN:防护等级IP21,支持投币、刷卡,扫码、免费充电

ACX10A-TYN:防护等级IP21,支持投币、刷卡,免费充电

ACX10A-YHW:防护等级IP65,支持刷卡,扫码,免费充电

ACX10A-YHN:防护等级IP21,支持刷卡,扫码,免费充电

ACX10A-YW:防护等级IP65,支持刷卡、免费充电

ACX10A-MW:防护等级IP65,仅支持免费充电

2路智能插座

ACX2A系列

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2路承载电流20A,单路输出电流10A,单回路功率2200W,总功率4400W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别,报警上报。

ACX2A-YHN:防护等级IP21,支持刷卡、扫码充电

ACX2A-HN:防护等级IP21,支持扫码充电

ACX2A-YN:防护等级IP21,支持刷卡充电

20路电瓶车智能充电桩

ACX20A系列

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20路承载电流50A,单路输出电流3A,单回路功率1000W,总功率11kW。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别,报警上报。

ACX20A-YHN:防护等级IP21,支持刷卡,扫码,免费充电

ACX20A-YN:防护等级IP21,支持刷卡,免费充电

落地式电瓶车智能充电桩

ACX10B系列

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10路承载电流25A,单路输出电流3A,单回路功率1000W,总功率5500W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别、独立计量、告警上报。

ACX10B-YHW:户外使用,落地式安装,包含1台主机及5根立柱,支持刷卡、扫码充电,不带广告屏

ACX10B-YHW-LL:户外使用,落地式安装,包含1台主机及5根立柱,支持刷卡、扫码充电。液晶屏支持U盘本地投放图片及视频广告

智能边缘计算网关

ANet-2E4SM

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4路RS485串口,光耦隔离,2路以太网接口,支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP(主、从)、104(主、从)、建筑能耗、SNMP、MQTT;(主模块)输入电源:DC12V~36V。支持4G扩展模块,485扩展模块。

扩展模块ANet-485

M485模块:4路光耦隔离RS485

扩展模块ANet-M4G

M4G模块:支持4G全网通

导轨式单相电表

ADL200

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单相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量,输入电流:10(80)A;

电能精度:1级

支持Modbus和645协议

证书:MID/CE认证

导轨式电能计量表

ADL400

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三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量,分相总有功电能,总正反向有功电能统计,总正反向无功电能统计;红外通讯;电流规格:经互感器接入3×1(6)A,直接接入3×10(80)A,有功电能精度0.5S级,无功电能精度2级

证书:MID/CE认证

无线计量仪表

ADW300

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三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量,有功电能计量(正、反向)、四象限无功电能、总谐波含量、分次谐波含量(2~31次);A、B、C、N四路测温;1路剩余电流测量;支持RS485/LoRa/2G/4G/NB;LCD显示;有功电能精度:0.5S级(改造项目)

证书:CPA/CE认证

导轨式直流电表

DJSF1352-RN

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直流电压、电流、功率测量,正反向电能计量,复费率电能统计,SOE事件记录:8位LCD显示:红外通讯:电压输入*大1000V,电流外接分流器接入(75mV)或霍尔元件接入(0-5V);电能精度1级,1路485通讯,1路直流电能计量AC/DC85-265V供电

证书:MID/CE认证

面板直流电表

PZ72L-DE

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直流电压、电流、功率测量,正反向电能计量:红外通讯:电压输入*大1000V,电流外接分流器接入·(75mV)或霍尔元件接入(0-20mA0-5V);电能精度1级

证书:CE认证

电气防火限流式保护器

ASCP200-63D

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导轨式安装,可实现短路限流灭弧保护、过载限流保护、内部超温限流保护、过欠压保护、漏电监测、线缆温度监测等功能;1路RS485通讯,1路NB或4G无线通讯(选配);额定电流为0~63A,额定电流菜单可设。

4 结束语

现在随着电动汽车产业的发展和应用,安全、便捷的汽车充电方式显得愈来愈重要。本文中设计的电动汽车充电桩控制系统拥有三大优点,主要表现在:

(1)电动汽车用户使用非常便捷;

(2)该系统的集成化程度非常高;

(3)系统非常简单,用户非常容易进行操作。

其实际应用后必将能够有力的促进我国电动汽车产业的发展。该系统在设计中不但考虑到了充电的便捷性,而且还对与充电桩的实际应用环境进行了结合,提升对电能的利用效率以及用户的实际使用满意度。我们相信,在未来随着我国电动汽车行业的进一步发展,电动汽车充电桩控制和管理系统必将发挥出更大的作用。

参考文献:

[1]朱江淼,张森.电动汽车充电站实时网络电能计量系统的研制[J].国外电子测量

技术,2O15(12)

[2]温超,袁金云,王冬青.交流充电桩中触摸屏与 PLC的通信研究[J].青岛大学学

(工程技术版),2015(03).

[3]兰琴丽,周晨,孙皴.电动汽车充电桩控制系统开发[J].



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