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韓歡慶
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(dòng)車(chē)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(wù)器,數據庫接受到信息后進(jìn)行分析并同時(shí)傳輸到客服端。該系統實(shí)現了安全高效充電、數據分析、公平計費、節能環(huán)保等功能,很大地提高了用戶(hù)體驗,能夠有效管理和控制電動(dòng)車(chē)的充電,對提升社會(huì )穩定、構建和諧社會(huì )具有重要意義。
關(guān)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(guò)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(guò)WIFI上傳至服務(wù)器,服務(wù)器接收到數據后進(jìn)行解析,實(shí)現手機客戶(hù)端實(shí)時(shí)查看。本系統不僅可以安全充電,還具備網(wǎng)絡(luò )支付、數據分析等功能,為政府監管部門(mén)、從業(yè)人員、產(chǎn)品用戶(hù)提供可靠的數據,實(shí)現信息共享。服務(wù)器與數據庫主要為硬件、APP以及大數據進(jìn)行數據傳輸,將各部分鏈接為一個(gè)整體,并將各部分的反饋情況傳輸給需要的模塊,實(shí)現信息共享,并添加太陽(yáng)能板,從而打造出一個(gè)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(guān)鍵技術(shù)
1.1智能充電樁模塊
充電樁使用在平常生活中隨處可見(jiàn),隨著(zhù)電子技術(shù)的發(fā)展,充電樁向小型化、模塊化、集成化、智能化、高效化方向發(fā)展。尤其是近幾年以來(lái)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的迅速崛起,為智能化充電樁提供了網(wǎng)絡(luò )基礎和技術(shù)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(pán)(交互接口)、傳感器模塊以及無(wú)線(xiàn)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(gè)系統的基礎。電流電壓信息采集模塊簡(jiǎn)介如下:
(1)使用開(kāi)關(guān)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(shí)
為其他模塊進(jìn)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(chǎn)品具有TTL和RS485電平接口,可以實(shí)現對該模塊的遠程管理。
(4)本設備進(jìn)行了高電流測試,可在60A電流下進(jìn)行正常工作。安全數據傳輸:向數據庫上傳數據時(shí),采用WIFI、LORA、GPRS等安全可靠的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù),確保數據傳輸過(guò)程中不會(huì )被截獲破解,數據傳輸采用PGP(PrettyGoodPrivacy)技術(shù),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(wù)器平臺
服務(wù)器采用分布式集群設計,實(shí)現業(yè)務(wù)拆分,應用服務(wù)和數據服務(wù)分離,負載均衡,反向代理和CDN,保證了大量用戶(hù)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(xiàn)類(lèi)型。
1.3APP應用程序
(1)關(guān)鍵技術(shù):用戶(hù)平臺的數據模型、MVP設計模型
(2)軟件名稱(chēng):智能充電樁APP。
(3)軟件運行環(huán)境:Android系統。
(4)軟件開(kāi)發(fā)平臺:AndroidStudio。
(5)軟件開(kāi)發(fā)語(yǔ)言:java、xml。
(6)軟件介紹:移動(dòng)客戶(hù)端作為智能稱(chēng)重系統的一環(huán),服務(wù)于商戶(hù),實(shí)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(guò)與服務(wù)器的交互實(shí)現實(shí)時(shí)的功能本地化服務(wù);②提供良好的用戶(hù)體驗,方便顧客對信息的實(shí)時(shí)查詢(xún);③可與財務(wù)賬號綁定,實(shí)現實(shí)時(shí)查詢(xún)財務(wù)信息。
圖2服務(wù)器模式圖
2智能充電樁系統的設計實(shí)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的高精度溫度測量
在引線(xiàn)電阻和自熱效應方面,通過(guò)三線(xiàn)制恒流源驅動(dòng)方案解決了該問(wèn)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(chǎn)品能夠實(shí)現元器件漂移和鉑電阻傳感器的自動(dòng)校準,從而使產(chǎn)品具備優(yōu)異的溫度測量精確度。
本系統使用三線(xiàn)制恒流源驅動(dòng)電路來(lái)驅動(dòng)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(fā)生改變、輸出電阻較大,輸出電流極性可更改等方面的特點(diǎn)。
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(yōu)點(diǎn),特別是在負載一端需要接地的場(chǎng)合應用更加廣泛,因此采用了圖5所示的設計。
圖3三線(xiàn)制恒流驅動(dòng)法高精度測量方案
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的監測和控制,主要分為電力監控、動(dòng)環(huán)監控、能耗統計分析(能源管理)、蓄電池監控、精密配電監控、智能母線(xiàn)監控、智能照明、消防相關(guān)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(chē)場(chǎng)有電動(dòng)汽車(chē)和電動(dòng)自行車(chē),均需要提供充電樁。充電樁管理系統通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地數據采集和監控,解決物業(yè)、用電管理部門(mén)的充電樁使用、監控問(wèn)題。電動(dòng)自行車(chē)充電可采用投幣、掃碼充電方式,電動(dòng)汽車(chē)支持IC卡和掃碼充電方式。遠程充電樁系統可實(shí)時(shí)遠程完成啟動(dòng)充電、強制停止、單價(jià)設置等控制指令,用戶(hù)可通過(guò)APP、微信、支付寶小程序掃描二維碼,進(jìn)行支付后,系統發(fā)起充電請求,控制二維碼對應的充電樁完成電動(dòng)汽車(chē)的充電過(guò)程。同時(shí)對各類(lèi)故障如充電機過(guò)溫保護、充電機輸入輸出過(guò)壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預警;能夠遠程控制,提供財務(wù)報表和數據分析等功能。
4產(chǎn)品選型
應用場(chǎng)景 | 型號 | 圖 片 | 保護功能 |
充電樁管理平臺 | AcrelCloud-9000 | 采用泛在物聯(lián)、云計算、大數據、移動(dòng)通訊、智能傳感等技術(shù)手段可為用戶(hù)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(wù),平臺可以廣泛應用于多種領(lǐng)域。 | |
新能源汽車(chē)充電樁 | AEV-AC007D-LCD | 輸入輸出電壓:AC220V 1個(gè)充電接口,充電線(xiàn)長(cháng)5米;輸出功率7km;掃碼、刷卡支付:標 配無(wú)線(xiàn)通訊:4G、WIFI、藍牙三選一(下單備注規格,無(wú)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(dòng)車(chē)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(mǎn)自停、斷電記憶、短路保護、過(guò)載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、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(mǎn)自停、斷電記憶、短路保護、過(guò)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(chǎng)景 | 型號 | 圖 片 | 保護功能 |
充電樁管理平臺 | AcrelCloud-9000 | 采用泛在物聯(lián)、云計算、大數據、移動(dòng)通訊、智能傳感等技術(shù)手段可為用戶(hù)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(wù),平臺可以廣泛應用于多種領(lǐng)域。 | |
新能源汽車(chē)充電樁 | AEV-AC007D-LCD | 輸入輸出電壓:AC220V 1個(gè)充電接口,充電線(xiàn)長(cháng)5米;輸出功率7km;掃碼、刷卡支付:標 配無(wú)線(xiàn)通訊:4G、WIFI、藍牙三選一(下單備注規格,無(wú)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(dòng)車(chē)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(mǎn)自停、斷電記憶、短路保護、過(guò)載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、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(mǎn)自停、斷電記憶、短路保護、過(guò)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(chǎng)景 | 型號 | 圖 片 | 保護功能 |
充電樁管理平臺 | AcrelCloud-9000 | 采用泛在物聯(lián)、云計算、大數據、移動(dòng)通訊、智能傳感等技術(shù)手段可為用戶(hù)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(wù),平臺可以廣泛應用于多種領(lǐng)域。 |
5小結
移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,傳統市場(chǎng)正逐漸向智慧型市場(chǎng)、信息型市場(chǎng)轉變,各行各業(yè)對自動(dòng)化、數據管理和電腦化聯(lián)網(wǎng)的需求與日俱增,第三方支付已經(jīng)成為發(fā)展*快、*具有生命力的支付方式,已得到廣大消費者與商戶(hù)的認可。推出可掃碼支付、在線(xiàn)支付的充電樁是時(shí)代潮
流的大趨勢。目前,我國提倡用發(fā)展來(lái)改善民生,所以設計一套具有高效、安全、節能等特點(diǎn)的智能充電系統既是時(shí)代的要求,也是當代大學(xué)生義不容辭的責任和義務(wù)。
在社會(huì )發(fā)展、政策導向、時(shí)代要求等的前提下,我國電動(dòng)車(chē)充電樁大多局限于小型化、非正規化的形勢,還沒(méi)有建成真正面向不同用戶(hù)的充電站服務(wù)網(wǎng)絡(luò ),有著(zhù)很大的發(fā)展空間。
6參考文獻
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[11]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.5版
作者簡(jiǎn)介:韓歡慶 現任職于安科瑞電氣股份有限公司,主要從事數據中心的設計與應用。
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