谈电动汽车充电桩数据采集与监控

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摘要：随着能源短缺和环境污染的日益严重，国家开始加大对能源环境的治理，电动汽车逐渐进入人们的视野。作为电动汽车的基础设施，充电站的建设已经迫在眉睫，因此与之配套的充电桩监控系统的开发与研究有着重要的意义。

关键词：电动汽车；充电桩；数据采集；监控

一、引言

由于日益严重的环境和能源问题，并且伴有环境污染和能源消耗，传统燃料汽车变得越来越受关注。由于电动汽车具有清洁，环保和节能的特点，我们希望许多国家的政府重视电动汽车，并成为减少环境污染和减少对石油依赖的重要交通工具。此外，各国政府出台了各种鼓励性政策和具体措施，以帮助汽车企业积极参与和促进电动汽车的发展。电动汽车行业的发展仍然存在两个主要瓶颈。一种是动力电池本身，另一种是充电方法。充电技术的挑战之一是充电监控，传统的充电监控系统所使用的控制软件通常基于前端和后端结构，难以维护命令代码，不便于扩展功能，因此充电控制随着系统复杂性的增加，很难适应。随着IT技术的不断发展，嵌入式实时操作系统已广泛应用于制造业、过程控制、通信等领域，并以此为契机，将嵌入式实时操作系统引入到充电监控中。在该系统中，监控系统的功能可以扩展，以满足电动汽车对充电系统的技术要求。

二、充电桩系统的组成及概述

根据设计目的和要求，设计充电监控数据采集系统的结构，如图1所示。考虑到许多充电器和充电站品牌的混杂，必须配置多个工作站进行充电监控数据的收集，每个工作站需要收集与多个充电器的充电过程有关的数据，并且可以随时分发给充电器。计费模式和其他功能的相关参数也应考虑从数据库服务器收到的时间调整命令。数据采集系统中配置的数据库服务器主要用于存储充电监控工作站传输的充电过程中电池盒和电池单体的相关数据，并可以执行曲线查询和报告查询等相关数据功能作为充电和电池状态系统的提供者，通常将备用数据库服务器配置为确保操作数据冗余和可靠性，来自特定设备的实时和历史数据可以根据需要传输到其他系统。收费数据采集工作站和数据服务器之间使用以太网连接，以确保数据交换的速度和可靠性。充电数据采集工作站与充电器之间采用CAN总线通信，通信协议采用CAN2.0标准标准网络结构设计，将整个充电数据采集系统分为以下四个部分：

（一）数据通讯它主要包括CAN总线通信协议的配置和解释等内容。由于整个数据传输都是通过CAN总线进行的，因此协议是否合理与项目通信的质量和传输效率有关。处理通讯协议时，可以批量上传电池数据，每批数据用唯一的ID进行表示。CAN是一条共享的广播总线（也就是说，任何节点都可以接收和传输信息），并支持高达1Mbps的数据速率。在1Mbps的速度下，CAN总线的距离接近30m，在10kbps的速度下，最长可达6km。该充电桩监测系统的设计速度为250Kbps，所有错误检测、错误纠正、发送和接收都是通过CAN控制器的硬件完成的，而CAN总线网络的建立主要负责相应设备协议的开发，并分析程序。

（二）采集工作站收集工作站可以在监视过程中充当通信服务器，收集的数据可以直接发送到本地实时数据库和数据库服务器，并且历史数据也可以根据需要存储在本地。

（三）数据服务器安装用于历史数据管理的通用商业软件SQLSERVER，并安装实时数据库。历史数据库的DBI界面提供了一个快速访问界面，可以方便地查询数据。

（四）WEB服务器Web服务器存储由系统的HTML文件，将必要的数据传输到该文件，并向用户提供浏览服务站点，用户使用IE浏览器作为标准的瘦客户端（B/S）来浏览服务器屏幕。数据采集包括数据来源、数据种类及远程控制功能等多种模式，如下所述:由于充电站中充电机数量众多，所以数据采集系统采集通道一般按16路以上充电机设计，而采用CAN接口通用的PCI通讯卡可以实现多个CAN网络实时数据采集。1.数据来源数据来源包括：充电机上传的充电过程及电池箱相关运行数据、人工置入的设置性数据、通信运行的参数数据。2.数据种类（1）充电器运行数据：包括充电器状态和每个充电过程的相关数据（时间，起止标志，标志，位置，当前充电方法等）。（2）充电器故障报警信号：充电器工作模式选择开关故障，充电器输入电压过低，充电器输入电压过压，充电器输出电流过流（输出短路），充电器输出电压过压。（3）可充电电池组信息：电池类型、电池模块数量、温度、电池电压、SOC充电、端子电压、充电电流、电池连接状态等。3.远程控制功能（1）停止功能：充电器可以停止。（2）充电器操作模式读取/写入功能：可以远程读写充电器操作模式参数信息。（3）充电器的紧急停止功能：在紧急情况下提供所有充电器的紧急停止功能。

三、应用

用户可以正确输入用户名和密码，然后进入监控软件主界面，监控主界面显示充电器的运行状态和充电站的整体运行状态。在监视软件运行时，实时自动刷新将显示最新数据。车站的监控主要是通过以太网将CAN的充电文件和充电器的数据从以太网传输到电动汽车的充电站的监控，以实现对设备的数据监控，并完成遥测和遥信功能。当通过参数触发警报时，充电器状态的背景颜色会更改，并且还会通知警报设备。

四、结论

综上所述可以分析得到，充电桩监测系统具有很好的发展前景，可以在电动汽车蓬勃发展的今天充当重要角色。

参考文献

[1]郭子健,唐明.基于IE061850标准的电动汽车充电桩监控信息模型研究[J].电力系统保护与控制,2013,41(3):134-139.

[2]薛冰,蔡磊,王鹏等.电动汽车智能充电桩管理方案[J].低碳世界,2016(9):227-228.

作者：杨婷 单位：陕西服装工程学院