浅谈智能充电桩系统设计

摘要

关键词 ：智能充电桩；系统设计；高效充电；

0引言

本系统采用多种传感器设备作为数据采集终端，在电流电压等物理量以及温度、气体等参数的基础上，并结合RFID射频识别技术，在主控型微控制器上整合信息并完成初步的处理工作。该系统通过WIFI模块将处理后的信息传输至云端服务器，并在云端平台对各项指标进行动态解析和监控评估。云端服务器不仅能够接收各端点发送的数据报告，并对各项运行指标进行深入分析研究，在此基础上实现手机端的实时状态查看功能。云端服务系统还能够根据各环节运行状况自动触发预警提示功能，并在云端平台生成相应的统计报表和可视化图表以供管理层查阅参考。此外该系统还具备硬件设备在线监测功能并结合移动应用平台开展智能化服务方案设计工作完成了从硬件设备到应用软件的无缝对接实现了各类用户群体之间的高效协作关系形成了一个集约化运营的整体架构模式

化、节能化的智能充电系统。

1系统设计方案及关键技术

1.1智能充电桩模块

在现代生活中随处可见的是充电桩，在电子技术不断发展推动下，充电站向着小型化模块化集成化智能化及高效化的方向前进尤其近年来随着移动互联网与物联网快速发展为实现智能化充电站提供了坚实的技术支撑本文将介绍智能充电站的功能结构配置图（图1）

该系统主要由高性能微处理器、LCD模块（支持多种功能如二维码充电信息显示）、矩阵键盘（作为交互接口单元）、传感器以及无线通信单元集成而成

图1智能充电桩功能框图

本系统中的数据采集终端是电流电压模块，在整个系统中扮演着基础角色。具体功能介绍如下：

采用开关电源供电方案不仅可以在该电压范围内正常运行，并且支持多种电路配置

为其他模块进行相应供电。

采用智能电气参数测试算法,其精确度可满足国家0.5秒级标准,并具有极佳的准确性。

（3）本产品具有TTL和RS485电平接口，可以实现对该模块的远程管理。

（4）本设备支持高电流运行，在60A电流条件下能够稳定运行。安全数据传输：通过WIFI、LORA、GPRS等多种安全可靠的无线通信技术将数据上传至数据库，在传输过程中能够防止数据被截获或破解。数据传输采用PGP（PrettyGoodPrivacy）技术实现，并且该技术采用了RSA与传统加密技术的结合方法以确保数据传输的安全。

1.2服务器平台

服务器基于分布式集群架构设计，并实现了业务模块划分。该系统通过应用与数据服务的分离实现了高效的负载均衡，并结合了反向代理技术和CDN加速以支持成千上万用户的日常访问。显著提升了系统的处理效率。采用了抽样分析方法以及数据区间对比分析，并对不同曲线类型进行了对比分析以优化系统性能

1.3APP应用程序

（1）关键技术：用户平台的数据模型、MVP设计模型

（2）软件名称：智能充电桩APP。

（3）软件运行环境：Android系统。

（4）软件开发平台：AndroidStudio。

（5）软件开发语言：java、xml。

本软件介绍：移动客户端作为其中一部分，服务于商户方，建立本地与云端之间的连接。

（7）功能分析：
①构建本地数据存储中心，在完成与服务器端的数据交互后，实现在线响应能力并完成本地化服务；②提升用户访问信息的即时性和便利性，并提供友好的人机交互界面以优化用户体验；③支持账号与财务系统无缝对接，并实现即时获取用户的财务相关数据。

图2服务器模式图

2智能充电桩系统的设计实现

2.1主控模块设计

该控制系统采用STM32F103ZET6芯片作为主处理器，并对电路进行了抗干扰优化设计，在实际应用中不仅能够有效地防止静电干扰现象的发生...还能够有效滤除杂波噪声...图3详细展示了本系统微控制器的工作原理

图3MCU原理图

2.2电流电压模块布局设计

该模块主要包含传感器电路与模数转换器电路。电流-电压（I-V）模块的PCB布局图见图4。

图4电流电压模块印刷电路图

2.3PT1000的高精度温度测量

针对引线电阻与自热效应问题

本系统采用三线制恒流源驱动电路来实现对温度传感器的工作控制，在该电路中通过温度传感器将由环境温湿度变化引起的电阻值变化被转换为相应的电压信号。在本文所设计的系统中, 恒流源具备以下特点: 输出电流具有稳定性; 工作环境中的温度相对稳定; 负载端呈现较高的阻抗特性; 同时还能够调节输出电流的方向等关键特性。

此外，在实际应用中更为广泛的基于集成运放实现的恒流源展现出卓越的稳定性优异与输出电流稳定的特点。这促使采用了图5所示的设计方案来满足特定电路需求。

图3三线制恒流驱动法高精度测量方案

3安科瑞AcrelEMS-IDC数据中心综合能效管理系统

3.1平台组成

安科瑞电气致力于提升数据中心能效水平、优化资源利用率以及保障数据中心的高可用性。

AcrelEMS数据中心具备全方位的能源管理系统，在运行过程中实时对电能进行采集、处理并实现高效利用。该系统主要包含有电力监控、动态保护与环境监测、实时采集并分析能量消耗数据（能源管理）、维护和优化储能系统运行状态、精确配电以及集电器端分配箱运行状态监督等七个核心功能模块，并对消防保护和应急响应相关联的子系统进行整合配置。

3.2平台拓扑图

3.3充电桩系统解决方案

数据中心停车场配置有电动汽车及电动自行车两类车辆，并需配置相应的充电桩设施。该系统通过物联网技术实现对已接入系统的充电桩站点以及各具充设备件的实时采集与监控管理功能,从而有效解决物业部门及用电管理部门对于充电桩使用及运行状态监督的需求。电动自行车可采取投币或扫码方式进行充电操作,而电动汽车则支持 IC 卡及扫码等多种充电方式以满足多样化需求。该远程式充电桩系统具备启动充电、强制停止等功能,用户可通过APP、微信及支付宝小程序进行支付操作后,系统将自动发起相关充电请求,控制对应位置的充电桩完成车辆充电工作流程；同时该系统能实时预警多种故障状况,包括但不限于充换电设备过温保护、输入输出电压异常等故障点,并提供财务报表统计分析等功能以辅助管理决策

4产品选型

5小结

在移动互联网时代背景下

当前的发展大势下，我国正提倡通过促进发展来改善民生状况。因此，在这样的背景下与压力下，设计一套科学规划下的智能充电系统既符合时代发展的需求标准与方向要求，并且是当代大学生应当积极践行的社会责任与义务。

基于社会发展、政策导向以及时代要求等多方面的考量，在我国目前的电动车充电桩主要集中在小型化和非正规化的状态，并未形成完善的多层级服务网络体系。因此，在这一领域仍具有较大的发展潜力。

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