一种电动汽车智能充电及收费云平台管理方案

摘要

关键词 ：电动汽车；智能充电桩；管理方案

1. 前言

传统汽车通常使用化石燃料作为动力能源的主要来源。这种能源使用不仅会带来环境污染，并且受限于化石能源日益短缺的问题，这使得资源储备量持续下降。因此，在环保压力日益加大的背景下，越来越多的人开始关注电动汽车的研发和生产活动。为了实现节能减排的目标，并改善地球环境状况，在全球范围内加速推进新能源技术的应用势在必行。

二、电动汽车中充电方法与建设充电桩监控系统的重要性

尽管人们对电动汽车的关注程度较高

（一）充电方式

第一部分：交流充电
对于采用交流电源的充电方式通常使用220V或380V电源在实际操作中会对电流进行整流滤波处理从而保障电动汽车内部电源系统安全可靠地运行以实现快速充电目标然而由于这种充放电过程较为复杂因此主要适用于小型及混合动力型电动汽车第二部分：直流充电
直流电充技术是通过直流电源直接对电动汽车电池组进行充电无需对车载 electronics等设备进行调节因此能够有效减轻整车重量并且这种充放电方式特别适合大型电动汽车因为其具有功率大充放电效率高等特点第三部分：更换电池组
该方法涉及配备两套电池系统其中一套为汽车供电另一套则用于外部直流充电当蓄电池存储电量不足时可通过更换电池组来延长续航里程但这种做法需要建立专门的电池更换站同时也增加了维护人员的数量从而提高了运营成本也制约了这一技术的广泛应用第四部分：无接触式充电
目前该技术应用较少主要原因在于其需要特定电气组件并要求在汽车运行中随时保持接触才能实现随时充电但由于技术和资金等多方面限制尚未得到广泛应用

（二）必要性

目前电动汽车主要采用直流和交流两种充电方式，在实际应用中往往需要结合具体情况选择合适的充电接口类型以满足不同的需求。无论采用哪种充电方式，都必须建立相应的充电桩设施以保障其正常运行。为了实现充电系统的智能化管理需求，相应的监控系统必须建立起来并保持高效运作状态。尽管当前电动汽车在运行过程中仍存在一些问题，在社会与科学技术快速发展的背景下这些问题也在逐渐得到改善和完善。尽管如此电动汽车凭借其环保节能的优势已经受到了越来越广泛的重视并成为了未来汽车发展的重要方向之一。在实际工作中做好智能电网系统的规划与建设至关重要因为这一系统不仅关系到能源供应的安全性还直接决定了未来城市电力供应的整体水平。在此过程中需要特别注意的是虽然目前智能电网系统的建设和应用还面临不少技术挑战但一旦成功实施将为整个行业的可持续发展提供强大的动力支持

三、电动汽车充电桩监控系统

（一）可行模式

第一，在停车场内设置交流式充电桩的工作流程：首先确定安装位置并进行基础施工；其次，在实际运营过程中需确保设备工作电压维持在220伏或380伏之间（由于它们的适用范围较为广泛）。通过这些设备可为小型电动汽车或移动清洁车提供充电服务（夜间运行具有显著优势）。第二类是直流式充电桩的布置通常选择大型公交枢纽或公交车密集区域（这类设施而言）。对于这类设施而言，在直流式充电桩的影响下可实现快速充换电（主要应用于大型公交枢纽或公交车密集区域）。这类设施具备较高的功率输出（对电网系统可能造成一定影响）。因此，在布置过程中需特别注意做好电网保护措施（以确保使用效果得到提升）。

（二）主要功能

第一，在APP或IC卡识别系统中进行应用开发与部署。在实际工作中就需要借助该系统的应用开发与部署来实现充电桩的激活功能，并进而完成计费操作。第二，在对蓄电池进行充电的过程中，则可以针对蓄电池中的电压、电流等关键参数实施全方位保护措施，并且还可以实现精准的检测功能。第三，在充电的过程中也可以对电池的状态、电压等实时状态进行动态监控操作。第四，在电池管理中也可以通过智能化手段实现对其状态的有效保护功能，并最终达到延长电池使用寿命的目的。

四、充电桩智能监控系统上的设计

(一)硬件

对于充电桩来说，其主要依靠的是380V交流电网电源的支持。通过对其实施整流与滤波处理后，则可以将其转化为直流电源，并用于电动汽车的充电需求。为了实现正常的充电操作，在使用时还需要借助APP或IC卡进行身份验证，并且该功能模块能够帮助用户完成对充电桩的解锁操作。在云端APP或读卡器中也可以对用户的各项信息进行识别，并实时更新相应的数据以及余额情况。在系统状态模块中则可以实时更新并展示充电桩的充放电数据。硬件系统主要由中央控制面板及触摸屏等设备构成，在选材阶段需要综合考量桩体材料的防潮与防水性能，并确保材料自身的防水性能达标，在各种恶劣天气条件下也能正常为电动汽车提供电力支持。

1. 软件构成

当电动汽车被接入充电时

五、安科瑞充电桩收费运营云平台

5.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充电桩收费运营云平台系统通过物联网技术与接入系统的汽车充电站、电动自行车充电站以及各个充电桩实现持续不断地数据采集与监控。系统持续关注充电桩运行状态，并提供充电服务的同时完成支付管理流程及交易结算工作。此外系统还具备资源管理功能电能管理功能以及详细的电费明细查询功能。对于充电桩运行过程中可能出现的过温保护漏电情况以及输入输出端的过压欠压或绝缘下降等问题系统能够及时发出故障预警信息并对相关问题进行初步判断。该平台支持以太网4G或WIFI等多种接入方式满足用户的在线支付需求方便用户通过微信支付宝或云闪付等移动支付工具实现便捷的扫码支付功能

5.2应用场合

涵盖住宅小区等多种物业类场所（如：企业单位办公场所）、各类企事业单位及机构（包括教育机构）、医疗机构（如：医院诊所）、旅游景点（如：景区公园）、教育机构（如：学校幼儿园）、公共设施园区及公共建筑区域（如：公共停车场高速公路服务区）、公路服务站点（如：公路充电站）、公交枢纽站区（如：公交枢纽站台）、大型商业中心区（如：购物中心商场 plaza）、大型商业综合体广场区及商业综合体区域（如：大型商场超市群店群店群店）、大型商业广场区域（如：商场步行街），以及地下停车场区域及高速公路服务区区域等场地

5.3系统结构

现场设备层：通过网络连接的各种传感器组成为网络节点提供数据支持，并包含多功能型电力监测装置、电动汽车充电桩（EPB）、电动自行车充电站（EBC）、电能质量监测设备（WQC）、电流限制保护装置（LPC）、烟雾检测传感器（SMS）、温度检测设备（TTD）、智能插头（Smart Outlet）以及摄像头等设备。

网络通讯层主要由现场智能网关、网络交换机等设备构成。其中的智能网关能够实时采集现场设备层的数据信息，并完成相应的规约转换工作的同时完成数据存储并通过网络传输至已建立的数据库服务器。当出现网络故障时该系统具备将本地设备层的数据存储能力。待到网络恢复后系统会自动从上一次中断的位置重新上传数据从而确保在任何情况下系统都能正常运行

平台管理层由应用服务器和数据服务器构成,负责实现各智能设备之间的数据交互.不仅能在PC端,在移动端也可以实现实时监控充电站配电系统运行状况以及充电桩的运行状况,持续关注并实时更新从充放电过程到人员活动情况的全部信息.同时支持微信、支付宝等在线支付功能.

5.4平台功能描述

5.4.1充电服务

寻找充电设施、检查或查看可用的充电点、定位可用充电点位置、通过在线支付完成自动补电操作、完成电能结算流程以及导航至附近可用的充电桩或其他相关服务

5.4.2首页总览

全面统计每日及 monthly 的开户数量（即注册用户数）、充值金额（即存入资金总量）、 charging amount（即充能总量）、charging degree（充能程度）、 charging times（充能次数）、 charging duration（充能时长），累加统计每日及 monthly 的开户数量（即注册用户总数）、充值金额（存入资金总量）、 charging amount（充能总量）、 charging degree（充能程度）、 charging times（充能次数）、 charging duration（充能时长），同时查看历史数据中的环比增长率与同比增长率，并查看桩站分布地图及本月的充电统计

5.4.3交易结算

充电价格策略管理，预收费管理，账单管理，营收和财务相关报表。

5.4.4故障管理

该系统包含多个功能模块用于进行设备状态监控与维护管理，并对运行中的设备状态进行实时监控与告警配置。

5.4.5统计分析

通过统计分析手段来支撑运营趋势与收益的数据统计工作；便于用户借助曲线图和能耗数据等工具来观察桩的充电运营情况

5.4.6运营报告

根据用户的指定周期和要求，在预设的时间段内对汽车及电瓶车充电站的桩位交易过程进行数据分析，并记录充值与充电状态变化情况以及报警信息和故障情况记录等关键指标数据点的动态监控结果输出分析报告文档。

5.4.7APP、小程序移动端支持

借助模糊搜索与地图定位功能的结合使用, 能够查询各种可用的充电桩及电站的具体信息. 使用二维码进行在线支付: 首先需要扫描充电桩的二维码, 完成微信支付流程后即可开始充电过程.

5.4.8资源管理

电能计量档案
充电记录管理系统
用电信息存储
实时监控系统
异常交易预警系统

5.5选型配置

类型	型号	图片	功能
安科瑞汽车充电桩收费运营云平台	AcrelCloud-9000

|(一)资源管理 充电站档案管理，充电桩档案管理，用户档案管理，充电桩异常交易监测 (二)交易结算 充电价格策略管理，预收费管理，账单管理，营收和财务相关报表 (三)用户管理 用户注册，用户登录，用户帐户管理 (四)充电服务 充电设施搜索，充电设施查看，地图寻址，在线自助支付充电，充电结算，导航等 (五)微信小程序 扫码充电，账单查询、充电信息监测等功能 (六)数据服务 数据采集，数据存储和解析 (七)收益隔天结转到帐|
|安科瑞电瓶车充电桩收费运营云平台|AcrelCloud-9500|

|(一)资源管理 充电站档案管理，充电桩档案管理，用户档案管理，充电桩异常交易监测 (二)交易结算 充电价格策略管理，预收费管理，账单管理，营收和财务相关报 (三)用户管理 用户注册，用户登录，用户帐户管理 (四)充电服务 充电设施搜索，充电设施查看，地图寻址，在线自助支付充电，充电结算，导航等 (五)微信小程序 扫码充电，账单查询、充电信息监测等功能 (六)数据服务 数据采集，数据存储和解析 (七)收益隔天结转到帐|
|IC卡汽车充电桩管理系统（本地单价版）|Acrel-AVMS|/|输入输出：AC220V 1个充电接口，充电线长5米；输出功率7KW;扫码刷卡支付;标配 无线通讯：4G、WIFI、蓝牙三选一 （下单备注规格，无备注默认4G通讯）|
|10路电瓶车智能充电桩|ACX10A系列|

该产品具备以下关键性能指标：每一路的最大承载电流为25安培（A），单个回路的最大输出电流为3安培（A），单回路的最大功率为1千瓦（kW），总功率达到5.5千瓦（kW）。产品配备多种安全保护功能包括充满自停（self-stop）、断电记忆（auto-suspend）、短路保护（short-circuit protection）、过载保护（overload protection）以及空载保护（no-load protection）。此外还支持故障回路识别（fault circuit identification）、远程升级（remote upgrade）、功率识别（power detection）、独立计量（single-metering）以及告警上报等功能。产品可选配以下关键组件：K型（进线漏保配置项）、C型（每回路测温传感器模块）、J型（进线计量模块及单相电能表接口）、L型（进线漏电监测模块及超限过流跳闸装置）。具体型号如下：

• ACX10A-TYHN：适用于室内环境的多用途能源管理设备
• ACX10A-TYN：适用于室内环境的经济型能源管理设备
• ACX10A-YHW：适用于户外环境的高可靠能源管理设备
• ACX10A-YHN：适用于室内外通用环境的全系列能源管理设备
• ACX10A-YW：适用于户外环境的经济型能源管理设备
• ACX10A-MW：适用于户外高湿环境下的全功能能源管理设备

|20路电瓶车智能充电桩|ACX20A系列|

|20路最大承载电流50A，单路最大输出电流3A，单回路最大功率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。可选配 K(进线漏保) C(每回路测温) J(进线计量，单相电能表) L(进线漏电监测，超限跳开所有回路) ACX20A-YHN 户内使用(IP21),支持刷卡，扫码，免费充电 ACX20A-YN 户内使用(IP21)，支持刷卡，免费充电|
|---|---|---|---|
|2路智能插座|ACX2A系列|

该设备具备最高承载电流为20A的特点，在每路的最大输出电流可达10A的基础上实现单回路的最大功率为2200W的整体功率总汇为440W。该产品不仅具有自停功能而且能够存储断电状态信息同时可执行多种过流防护措施包括空载保护与短路防护等功能配置。在发生故障时系统能够快速识别出故障线路并启动远程升级程序以保障操作安全；当出现异常状况时该设备会及时向监控中心报警并进行相关数据记录以便后续分析工作开展。本设备适用于室内环境下使用（防护等级IP21）并且支持多种进线方式包括刷卡和扫码两种方式进行充电操作；其中ACX2A-YHN型产品支持刷卡充电而ACX2A-HN型产品则提供扫码充电的功能配置以满足不同场景下的使用需求

落地式电瓶车智能充电桩

|ACX10B系列|

|10路最大承载电流25A，单路最大输出电流3A，单回路最大功率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、告警上报可选配 K(进线漏保) C(每回路测温) J(进线计量，单相电能表) L(进线漏电监测，超限跳开所有回路) 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||
|---|---|---|---|
|30KW直流桩|AEV-DC030D|

|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|
|60KW直流桩|AEV-DC060S|

|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|
|120KW直流桩|AEV-DC120S|

额定输出功率为120千瓦，并采用三相五线供电系统设计；该设备防护等级达到IP54标准；配备多种安全防护功能包括防雷保护、过载过流控制以及漏电检测装置；同时支持智能监测与用电计量功能，并具备恒流恒压调节能力；此外还具备电池故障报警与应急电源切换功能，并可通过远程进行系统升级维护；设备还支持刷卡读取及非接触式扫描识别功能，并提供免费充电接口以便利用户日常使用

IC充值卡

|ACX10A-IC02|

|充电桩配套购电卡||
|---|---|---|---|

|7kw交流充电桩立柱|AEV-AC007LZ|

|用于AEV-AC007D立柱安装|
|---|---|---|---|
|30kw直流充电桩立柱|AEV-DC030LZ|

该套件配备30kW AEV-DC030D专用立柱，并支持落地式安装方式。
汽车充电桩IC卡：智能车与智能网联汽车之间的通信接口。
M1射屏卡：M1射频识别技术平台。

|通过刷卡控制电动汽车充电桩的启停并扣费|
|汽车充电桩读卡器|读卡器|

|汽车充电桩开卡读卡器|
|||||

电气防火限流式保护器

|ASCP200-40B|

|壁挂式安装，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 无线通讯(选配)；额定电流为0~40A，额定电流菜单可设。|
|---|---|---|

ADL200

|

|单相U、I 、P、Q、S、PF、F 等全电参量测量， 有功无功电能统计；LCD显示；可选配 RS485 通讯功能，方便用户电瓶车充电桩汽车充电桩进行用电监测计量。|
|---|---|

DJSF1352-RN

|

直流电压、电流及功率的测量与双向电能计算；采用倍频器式的电能统计方法并完成SOE事件记录功能；红外通信模块配置可选外接分流器（75mV）或霍尔元件（0-5V）并采用导轨式安装方式；供电精度一级并配备两组开关量输入与输出接口；一路RS485通讯总线配合一路直流电能计量电路；AC/DC供电范围为85-265V并特别适用于充电桩直流量电能量测需求

六、结语

从上述分析可以看出，在上述分析中可以看出

参考文献

[1]王旭,齐向东.电动汽车智能充电桩的设计与研究引.机电工程，2014,（03）:393-396.

[2]孟样军,梁涛,王兴光等.电动汽车智能充电桩的设计与实现

信息技术与信息化，2011,（06）:58-61．

[3]刘朝辉.电动汽车智能充电桩的设计与应用，电子技术与软件工程2017,（03）：248-24.

[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06.