分析南通市便民利民小區智能充電樁設計
發布時間：2023-12-11瀏覽次數：760返回列表
易允恒
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801
摘要：文章設計了一款電動車智能充電系統，以智能充電樁為數據采集終端，將采集到的電壓電流等信息上傳給服務器，數據庫接受到信息后進行分析并同時傳輸到客服端。該系統實現了安全高效充電、數據分析、公平計費、節能環保等功能，很大地提高了用戶體驗，能夠有效管理和控制電動車的充電，對提升社會穩定、構建和諧社會具有重要意義。
關鍵詞：智能充電樁；系統設計；高效充電；
0引言
本系統以傳感器作為數據采集終端，通過電流電壓、溫度、氣體、RFID射頻識別等傳感器將信息匯總至主控MCU，并通過WIFI上傳至服務器，服務器接收到數據后進行解析，實現客戶端實時查看。本系統不僅可以安全充電，還具備網絡支付、數據分析等功能，為政府監管部門、從業人員、產品用戶提供可靠的數據，實現信息共享。服務器與數據庫主要為硬件、APP以及大數據進行數據傳輸，將各部分鏈接為一個整體，并將各部分的反饋情況傳輸給需要的模塊，實現信息共享，并添加太陽能板，從而打造出一個整體化、系統化、高效
化、節能化的智能充電系統。
1系統設計方案及關鍵技術
1.1智能充電樁模塊
充電樁使用在平常生活中隨處可見，隨著電子技術的發展，充電樁向小型化、模塊化、集成化、智能化、高效化方向發展。尤其是近幾年以來移動互聯網、物聯網的迅速崛起，為智能化充電樁提供了網絡基礎和技術手段。本文介紹的智能充電樁的具體功能結構如圖1所
示，主要包括高性能微處理器、液晶顯示模塊（顯示二維碼充電信息等）、矩陣鍵盤（交互接口）、傳感器模塊以及無線通信模塊。
圖1智能充電樁功能框圖
電流電壓模塊作為本系統的數據采集終端，是整個系統的基礎。電流電壓信息采集模塊簡介如下：
（1）使用開關電源供電方案，在85VAD～260VAC電壓范圍內均可以正常工作，并且可以同時
為其他模塊進行相應供電。
（2）使用智能電氣參數測試算法，準確度可達到國家0.5s級標準，具有很高的準確度。
（3）本產品具有TTL和RS485電平接口，可以實現對該模塊的遠程管理。
（4）本設備進行了高電流測試，可在60A電流下進行正常工作。安全數據傳輸：向數據庫上傳數據時，采用WIFI、LORA、GPRS等安全可靠的無線通信技術，確保數據傳輸過程中不會被截獲破解，數據傳輸采用PGP（PrettyGoodPrivacy）技術，PGP采用了一種RSA和傳統加密的雜合算法，保證數據傳輸的安全。
1.2服務器平臺
服務器采用分布式集群設計，實現業務拆分，應用服務和數據服務分離，負載均衡，反向代理和CDN，保證了大量用戶的使用，*大限度地提高了系統整體的運行速率。使用抽樣分析，數據區間對比和對比分析模型曲線類型。
1.3APP應用程序
（1）關鍵技術：用戶平臺的數據模型、MVP設計模型
（2）軟件名稱：智能充電樁APP。
（3）軟件運行環境：Android系統。
（4）軟件開發平臺：AndroidStudio。
（5）軟件開發語言：java、xml。
（6）軟件介紹：移動客戶端作為智能稱重系統的一環，服務于商戶，實現本地與云平臺的鏈接。
（7）功能分析：①建立本地數據倉庫，通過與服務器的交互實現實時的功能本地化服務；②提供良好的用戶體驗，方便顧客對信息的實時查詢；③可與財務賬號綁定，實現實時查詢財務信息。
圖2服務器模式圖
2智能充電樁系統的設計實現
2.1主控模塊設計
控制模塊選用STM32F103ZET6作為主處理器，電路設計加入了防干擾電路，可起到防靜電、濾除雜波的作用。圖3為系統MCU原理圖。
圖3MCU原理圖
2.2電流電壓模塊布局設計
該模塊主要由傳感器、AD轉換電路組成，電流電壓模塊印刷電路圖如圖4所示。
圖4電流電壓模塊印刷電路圖
2.3PT1000的溫度測量
在引線電阻和自熱效應方面，通過三線制恒流源驅動方案解決了該問題，并在單片機系統設計中添加了相應的校正控制方案，使產品能夠實現元器件漂移和鉑電阻傳感器的自動校準，從而使產品具備優異的溫度測量度。
本系統使用三線制恒流源驅動電路來驅動溫度傳感器，溫度傳感器將變化的電阻值信號（由溫度變化而引起）轉換成電壓信號。在本文設計的系統中、恒流源具有輸出電流穩定、溫度不易發生改變、輸出電阻較大，輸出電流極性可改等方面的特點。
另外，使用集成運放構成的恒流源具有穩定性好、恒流性能佳的優點，特別是在負載一端需要接地的場合應用加廣泛，因此采用了圖5所示的設計。
圖3三線制恒流驅動法測量方案
3安科瑞AcrelEMS-IDC數據中心綜合能效管理系統
3.1平臺組成
安科瑞電氣緊跟數據中心能效、資源利用率和可用性，提高運維效率并降低運維成本。
AcrelEMS數據中心的能源管理提供全方位的監測和控制，主要分為電力監控、動環監控、能耗統計分析（能源管理）、蓄電池監控、配電監控、智能母線監控、智能照明、消防相關的子系統。
3.2平臺拓撲圖
3.3充電樁系統解決方案
數據中心停車場有電動汽車和電動自行車，均需要提供充電樁。充電樁管理系統通過物聯網技術對接入系統的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數據采集和監控，解決物業、用電管理部門的充電樁使用、監控問題。電動自行車充電可采用投幣、掃碼充電方式，電動汽車支持IC卡和掃碼充電方式。遠程充電樁系統可實時遠程完成啟動充電、強制停止、單價設置等控制指令，用戶可通過APP、微信、支付寶小程序掃描二維碼，進行支付后，系統發起充電請求，控制二維碼對應的充電樁完成電動汽車的充電過程。同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預警；能夠遠程控制，提供財務報表和數據分析等功能。
4產品選型
|
應用場景 |
型號 |
圖 片 |
保護功能 |
|
充電樁管理平臺 |
AcrelCloud-9000 |
|
采用泛在物聯、云計算、大數據、移動通訊、智能傳感等技術手段可為用戶提供能源數據采集、統計分析、能效分析、用能預警、設備管理等服務，平臺可以廣泛應用于多種領域。 |
|
新能源汽車充電樁 |
AEV-AC007D-LCD |
|
輸入輸出電壓：AC220V 1個充電接口，充電線長5米；輸出功率7km；掃碼、刷卡支付：標 配無線通訊：4G、WIFI、藍牙三選一（下單備注規格，無備注默認4G 通訊）。 |
|
AEV-DC060S |
|
直流60kw雙槍一體充電機 |
|
|
AEV-DC120S |
|
直流120kw雙槍一體充電機 |
|
|
智能電動車充電樁 |
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。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、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 |
|
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。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、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 |
|
|
應用場景 |
型號 |
圖 片 |
保護功能 |
|
充電樁管理平臺 |
AcrelCloud-9000 |
|
采用泛在物聯、云計算、大數據、移動通訊、智能傳感等技術手段可為用戶提供能源數據采集、統計分析、能效分析、用能預警、設備管理等服務，平臺可以廣泛應用于多種領域。 |
|
新能源汽車充電樁 |
AEV-AC007D-LCD |
|
輸入輸出電壓：AC220V 1個充電接口，充電線長5米；輸出功率7km；掃碼、刷卡支付：標 配無線通訊：4G、WIFI、藍牙三選一（下單備注規格，無備注默認4G 通訊）。 |
|
AEV-DC060S |
|
直流60kw雙槍一體充電機 |
|
|
AEV-DC120S |
|
直流120kw雙槍一體充電機 |
|
|
智能電動車充電樁 |
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。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、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 |
|
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。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、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 |
|
|
應用場景 |
型號 |
圖 片 |
保護功能 |
|
充電樁管理平臺 |
AcrelCloud-9000 |
|
采用泛在物聯、云計算、大數據、移動通訊、智能傳感等技術手段可為用戶提供能源數據采集、統計分析、能效分析、用能預警、設備管理等服務，平臺可以廣泛應用于多種領域。 |
5小結
移動互聯網時代，傳統市場正逐漸向智慧型市場、信息型市場轉變，各行各業對自動化、數據管理和電腦化聯網的需求與日俱增，第三方支付已經成為發展*快、*具有生命力的支付方式，已得到廣大消費者與商戶的認可。推出可掃碼支付、在線支付的充電樁是時代潮
流的大趨勢。目前，我國提倡用發展來改善民生，所以設計一套具有高效、安全、節能等特點的智能充電系統既是時代的要求，也是當代大學生義不容辭的責任和義務。
在社會發展、政策導向、時代要求等的前提下，我國電動車充電樁大多局限于小型化、非正規化的形勢，還沒有建成真正面向不同用戶的充電站服務網絡，有著很大的發展空間。
6參考文獻
[1]郭鋒，王宇翱，閆國梁，等．智能稱重系統的設計與實現[J]．中國高新科技，2018（2）：40-42．
[2]王秀杰，陳軼嵩，徐建全．我國新能源汽車產業化發展問題及對策研究[J]．科技管理研究，2012（11）：29-35．
[3]崔玉峰，楊晴，張林山，等．國內外電動汽車發展現狀及充電技術研究[J]．云南電力技術，2010（2）：9-12．
[4]王健，姜久春．電動汽車充電站信息管理系統的設計與實現[J]．微計算機信息，2006（15）：16-17．
[5]趙明宇，王剛，汪映輝，等．電動汽車充電設施監控系統設計與實現[J]．電力系統自動化，2011（10）：65-70．
[6]龔桃榮，李濤，劉瑞，等．路燈充電樁建設方案研究[J]．電力建設，2015（3）：38-42．
[7]劉文霞，劉流，趙天陽．變電站區域充電樁接入控制模式及策略[J]．電力系統自動化，2013（16）：38-42．
[8]王海峰．新能源充電樁的市場運營現象探析[J]．管理觀察，2018（1）：47-49．
[9]徐志甫，李學．公共基礎設施建設的市場化研究[J]．行政論壇，2003（3）：76-78．
[10]陳國娟，符廣全，于士程，張波，孫磊，王坤.智能充電樁系統設計[J]
[11]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.5版
