电动汽车快速充电机监控终端的设计

电动汽车充电桩数据采集终端设计作者：秦鑫来源：《中国电气工程学报》2020年第08期摘要：现如今，随着我国经济的飞速发展，人们生活水平不断提高，电动汽车的逐渐普及，电动汽车充电桩的大规模接入会对电网的运行规划产生重大影响。

提出了一种以预约为前提条件，面向用户端的电动汽车智能充电控制策略。

根据充电桩实时运行状态，结合对电动汽车充电时间的预测，并充分考虑用户需求，建立了电网控制端—计算机处理终端—智能充电桩终端—电动汽车用户端之间的信息反馈系统数学模型。

通过算例分析，结果表明：采用所提出的充电控制策略，可显著提高充电系统运营效率，适用于大规模电动汽车智能充电系统。

关键词：电动汽车;充电桩;数据采集;终端设计引言针对电动汽车充电桩缺少有效状态监测的情况，设计了基于嵌入式ARM平台的数据采集终端。

终端采用模块化设计，包括数据采集处理、ARM处理平台和数据远传等三部分。

数据采集部分采用CAN/RS485通讯，抗干扰能力强。

通过ARM和无线技术的有效结合，系统能够独立完成充电站系统运行分析所需主要参数的采集、存储和转发工作。

该方案对于提高电动汽车充电站运行维护效率，降低运维成本，具有一定的参考价值。

1充电桩数据采集终端设计方案电动汽车数据采集终端主要由充电桩数据采集模块、ARM数据处理模块和后台数据远传模块三大部分组成。

其中，充电桩数据采集模块通过CAN通讯或RS485通讯与充电桩控制器连接，以通讯方式从充电桩控制器中获取充电桩实时数据;ARM数据处理模块则依靠ARM微控制器的强大处理能力，对不同厂家和型号的充电桩数据进行协议解析、数据转发和存储;后台数据远传模块根据现场的网络布线环境，可选择有线或无线方式将采集数据远传至后台主站系统。

系统设计结构如图1所示。

1.1充电桩运行工况数据采集通过充电桩数据采集终端，获取充电桩运行工况数据，包括设备状态、电气信息、故障告警、开关状态、通讯报文、温度湿度、计量信息共七类数据，以此作为充电桩状态评价数据分析、模型构建的基础。

新能源汽车充电管理系统的设计与实现随着环保意识的增强和全球气候变化的威胁，对新能源汽车的需求与日俱增。

而在这个快节奏的时代，充电系统的效率已经成为影响新能源汽车发展的瓶颈之一。

因此，设计和实现一套高效率、智能化的新能源汽车充电管理系统成为不可或缺的任务。

一、充电管理系统设计的需求在现代生活中，新能源汽车的出现和快速普及非常关键。

新能源汽车的充电系统是该类型汽车的重要组成部分，因此，设计一个高效的充电系统是非常重要的。

充电管理系统需要能够实现以下需求：1.安全性充电管理系统必须为用户提供安全和可靠，避免用户在充电过程中因意外造成人身伤害或车辆损坏的情况。

因此，在设计充电管理系统时需要确保安全附加功能，例如为防止电源过载设置断路器等。

2.充电效率充电效率是决定充电管理设计是否成功的重要指标之一。

一流的充电系统需要高效、稳定和快速地充电，从而降低用户和环境的消耗。

这种情况下设计人员可以考虑安装快速充电器，减少充电时间。

3.可用性充电管理系统需要可以随时随地使用，为用户提供最大程度的充电机会，以便满足用户的需求。

这种情况下，设计人员可以考虑在一个城市或工厂的多个地点安装充电站，方便用户在任何时候都可以使用。

4.监测功能充电管理系统需要具备一定的监测功能，可以监控每个终端的充电状态和消耗情况，方便管理和维护。

这种情况下，设计人员可以考虑设立一个中央控制台，监控整个充电系统。

5.兼容性充电管理系统需要与多种电动车型兼容，从而为用户提供不同类型的电动汽车充电服务。

二、充电管理系统的实现为了满足充电管理系统的需求，需要进行系统设计和实现。

下面是可供参考的系统组成部分：1.充电机充电机是充电管理系统的核心部分。

充电机应具有快速、安全、高效的特点，同时也需要与汽车兼容，从而为不同类型的新能源汽车充电。

另外，如果要充分利用太阳能、风能等当地可再生能源，那么充电机还应该配有逆变器、光伏电池和风力发电机等各种组件。

2.充电管道充电管道是将电能从充电机输送到汽车电池的主要管道，它负责电能传输和控制。

电动汽车充电桩智能管理系统设计与开发随着电动汽车的普及和需求增加，快速、高效的充电系统成为必不可少的基础设施。

在此背景下，电动汽车充电桩智能管理系统的设计与开发变得尤为重要。

本文将介绍电动汽车充电桩智能管理系统的设计原理、功能需求以及开发过程。

一、设计原理电动汽车充电桩智能管理系统的设计原理是基于物联网技术和云计算技术。

该系统通过连接电动汽车充电桩、充电桩后台管理系统和手机App，实现全方位的智能管理和车主的便捷使用。

该系统由三个主要组成部分构成：充电桩终端、后台管理系统和手机App。

充电桩终端负责实时监测电动汽车的充电状态和电量，同时实现对充电桩的远程控制。

后台管理系统负责管理充电桩的运营和监控，包括充电桩的调度、故障检测和统计报表等功能。

手机App则提供给用户便捷的充电服务，包括查询附近充电桩的信息、预约充电、支付充电费用等。

二、功能需求1. 实时监控功能：充电桩终端需要实时监测电动汽车的充电状态和电量，及时向后台管理系统传递相关信息。

后台管理系统则提供车辆实时充电状态的可视化界面，方便运营人员进行监控和调度。

2. 充电桩远程控制功能：通过后台管理系统和手机App，运营人员可以对充电桩实现远程控制，包括启动和停止充电、调整充电功率等。

这一功能可以提高充电桩的利用效率，满足不同车辆的个性化需求。

3. 预约充电功能：手机App提供预约充电功能，用户可通过App选择充电桩、预约时间，并实时获取预约状态。

该功能可以缓解充电桩使用高峰期的资源竞争问题，提高充电桩的利用率。

4. 支付和计费功能：用户在充电完成后，通过手机App进行支付充电费用。

后台管理系统负责计费和统计数据，并提供账单查询和报表生成等功能。

这一功能可以提供方便快捷的充电支付方式，避免了传统充值卡充电费用的复杂流程。

5. 故障检测和维修功能：充电桩终端需要实时监测自身的运行状态，并向后台管理系统报告故障信息。

后台管理系统则负责及时处理故障报告，并派遣维修人员进行维修。

1 绪论1.1 引言汽车工业的告诉发展，汽车带来的环境污染、能源短缺、资源枯竭和安全等方面的问题越来越突出。

为了保持国民经济的可持续发展，保护人类居住环境和能源供给，各国政府不惜巨资，投入大量人力、物力，寻求解决这些问题的各种途径。

我国面临的形式也十分严峻，国的石油储藏量和开采量相当有限，随着汽车保有量的增加，石油需求越来越多，目前已不能自给，不足部分主要通过进口来满足，而且每年成递增趋势。

由于电动汽车具有突出的环保方面的优势，使得电动汽车的开发和研究成为各国开发绿色汽车的主流。

电动汽车使用的能源是可以用与发电的一切能源。

因此使用电动汽车可以摆脱汽车对化石燃料的依赖，改善能源结构，使能源供给多样化，使能源的供给有保障。

电动汽车在解决道路交通事故方面和传统汽车相比也具有一定优势。

因此，开发电动汽车是迎接汽车面临挑战的重要对策之一。

电动汽车具有良好的环保性能和可以以多种能源为动力的显著特点，即可以保护环境，又可以缓解能源短缺和调整能源结构，保障能源安全。

目前发展电动汽车已成为各国政府和汽车行业的共识，电动汽车的研发已成为汽车行业的热点。

因此，无论是从设计、研究和开发的观点，还是从实用的角度来看，了解和掌握电动汽车技术的社会需求会越来越大。

目前世界上许多发达国家的政府、著名汽车厂商及相关行业科研机构都在致力于电动汽车技术的研究开发与推广应用。

电动汽车充电站是电动汽车大规模商业化后不可缺少的电动汽车能源服务基础设施，如何实现电动汽车充电站运行管理的自动化是必须研究的课题。

系统建设的必要性：1）保证动力电池充电安全的需要。

目前纯电动汽车多使用锂离子蓄电池作为电能存储单元。

锂离子电池对充电要求较高，充电过程控制不好会造成电池永久损坏，甚至引起电池爆炸。

充电站监控系统的充电监控功能可以监测电池和充电机当前状态。

采用智能充电机的充电保护措施可以有效保证动力蓄电池充电过程的安全。

2）提高充电站运行和管理水平的需要。

充电桩智能化监控系统的设计和实现随着电动汽车的快速发展，充电桩的需求也日益增长。

为了确保电动汽车的安全充电，充电桩智能化监控系统被广泛应用。

在本文中，将介绍充电桩智能化监控系统的设计和实现。

一、系统设计1.1 系统结构充电桩智能化监控系统主要由以下几个部分组成：（1）服务器：负责接收、存储和处理充电桩的监控信息；（2）监控终端：通过摄像头和传感器采集充电桩的实时状况，并将数据传输到服务器上；（3）云平台：用于实现数据的远程管理和监控；（4）客户端：充电桩的用户通过客户端可以了解到充电桩的实时状况和充电状态。

1.2 功能设计充电桩智能化监控系统的功能设计包括以下几方面：（1）视频监控：通过摄像头对充电桩进行监控，可以了解到充电桩的实时状态，包括使用情况、充电状况、安全情况等；（2）数据采集：通过传感器对充电桩进行数据采集，包括温度、湿度、电流、电压等参数，可以了解充电桩的使用情况和运行状态；（3）告警处理：当充电桩出现异常情况时，系统会通过短信、邮件等形式进行告警处理，确保充电桩的安全运行；（4）远程管理：通过云平台可以实现对充电桩的远程管理和监控，包括充电桩的配置、维护和升级等操作。

二、系统实现2.1 系统框架充电桩智能化监控系统的实现主要采用以下技术和框架：（1）视频监控：通过摄像头采集充电桩的实时图像，并通过RTSP传输协议将数据传输到服务器上，再通过FFmpeg解码和转码处理，并存储到MongoDB数据库中；（2）数据采集：通过传感器采集充电桩的温度、湿度、电流、电压等参数，通过MQTT通信协议将数据传输到服务器上，并存储到InfluxDB数据库中；（3）云平台：通过使用阿里云平台，实现充电桩的远程管理和监控，包括数据的存储和分析等；（4）客户端：通过Web端和移动端实现用户对充电桩的监控和管理。

2.2 系统功能（1）视频监控：通过摄像头和图像处理技术，实现对充电桩的实时监控和录像功能；（2）数据采集：通过传感器和数据处理技术，实现对充电桩的温度、湿度、电流、电压等参数的实时采集和存储；（3）告警处理：当充电桩出现异常情况时，系统会通过短信、邮件等方式进行告警处理；（4）远程管理：通过云平台可以实现对充电桩的远程配置、维护和升级等操作。

Q/CSG 11516.7—2010电动汽车充电站监控系统技术规范Technical specification forsupervisor system of electric vehicle charging station目次前言............................................................................. . (II)1 范围............................................................................. .. 12 规范性引用文件 (1)3 名词术语 (1)4 总则............................................................................. .. 25 系统构成 (2)5.1 系统结构 (2)5.2 网络结构 (2)6 硬件构成 (3)6.1 总体要求 (3)6.2 站控层设备 (3)6.3 间隔层设备 (3)6.4 网络设备 (4)7 软件要求 (4)7.1 总体要求 (4)7.2 软件组成 (4)8 系统功能要求 (4)8.1 站控层功能要求 (4)8.2 间隔层功能要求 (9)9 性能指标 (10)10 工作电源 (11)附录A（规范性附录）本规范用词说明 (12)附录B（资料性附录）充电站监控系统典型结构图 (13)附录C（资料性附录）充电站监控系统模拟量输入信号 (15)附录D（资料性附录）充电站监控系统开关量输入信号 (16)附录E（资料性附录）充电站监控系统开关量输出信号 (18)前言为贯彻落实国家节能环保政策，促进电动汽车推广应用，延伸供电服务价值链，指导和规范南方电网电动汽车配套充电设施建设，特制定本标准。

本标准是中国南方电网有限责任公司电动汽车充电技术系列标准之一。

Q/CSG 11516.7—2010电动汽车充电站监控系统技术规范Technical specification for supervisorsystem ofelectric vehicle charging station目次前言................................................................................. II1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 名词术语 (1)4 总则 (2)5 系统构成 (2)5.1 系统结构 (2)5.2 网络结构 (2)6 硬件构成 (3)6.1 总体要求 (3)6.2 站控层设备 (3)6.3 间隔层设备 (3)6.4 网络设备 (4)7 软件要求 (4)7.1 总体要求 (4)7.2 软件组成 (4)8 系统功能要求 (4)8.1 站控层功能要求 (4)8.2 间隔层功能要求 (9)9 性能指标 (10)10 工作电源 (11)附录A（规范性附录）本规范用词说明 (12)附录B（资料性附录）充电站监控系统典型结构图 (13)附录C（资料性附录）充电站监控系统模拟量输入信号 (15)附录D（资料性附录）充电站监控系统开关量输入信号 (16)附录E（资料性附录）充电站监控系统开关量输出信号 (18)前言为贯彻落实国家节能环保政策，促进电动汽车推广应用，延伸供电服务价值链，指导和规范南方电网电动汽车配套充电设施建设，特制定本标准。

本标准是中国南方电网有限责任公司电动汽车充电技术系列标准之一。

该系列标准目前包括以下标Q/CSG 11516.1-2010 电动汽车充电设施通用技术要求Q/CSG 11516.2-2010 电动汽车充电站及充电桩设计规范Q/CSG 11516.3-2010 电动汽车非车载充电机技术规范Q/CSG 11516.4-2010 电动汽车交流充电桩技术规范Q/CSG 11516.5-2010 电动汽车非车载充电机充电接口规范Q/CSG 11516.6-2010 电动汽车非车载充电机监控单元与电池管理系统通信协议Q/CSG 11516.7-2010 电动汽车充电站监控系统技术规范Q/CSG 11516.8-2010 电动汽车充电站及充电桩验收规范本规范由中国南方电网有限责任公司标准化委员会批准。

跨平台的电动汽车充电站监控终端软件设计摘要：针对目前电动汽车充电站监控系统所监控的设备种类繁多、标准不一、规约多样化问题，开发了一种跨平台的集多种协议转换、重用性、移植性好的电动汽车充电站监控终端软件平台。

重点分析了该系统的总体架构设计、模块之间数据流及使用的关键技术，并结合大量的实际工程应用给出了典型用法。

实践表明该系统能够满足充电站监控系统的要求。

关键词：电动汽车充电站；监控终端；跨平台技术；ace引言电动汽车由于燃料的可再生性、清洁性，逐渐成为国家在新能源汽车产业大力发展的对象，而电动汽车充电站是电动汽车大规模产业化后不可缺少的电动汽车能源服务基础设施。

在充电站建设中，实现其高效、安全、智能化管理已成为主流，充电站监控系统作为充电站自动化系统的核心，是目前电动汽车充电站建设产业研究的重要课题和热点[1]。

电动汽车充电站监控终端是充电站系统中的核心通讯控制设备，由于电动汽车充电站的建设还处于示范运营阶段，所监控管理的设备种类繁多，标准不一。

包括各类配电保护设备、充/换电设备、各种表计、光伏发电、储能及电池维护等设备。

另外不同厂家的设备指标、性能也不尽相同，通讯方式及通信规约更是多种多样，有can总线、rs-485总线、tcp/ip、udp等通讯方式。

因此导致目前的数据接入、监控装置也各式各样，例如有can转以太网设备、rs485转以太网设备、rs485转can设备等，这些设备功能单一，重用性、移植性差，增加了电动汽车充电站监控系统数据接入的复杂性、降低了系统稳定性、增加了软件开发成本和安装调试、维护成本。

因此开发一种集多种协议转换、重用性、移植性好的电动汽车充电站监控终端软件平台是迫不及待的[2]。

1 总体架构设计系统的软件架构分为基础平台层，数据接入层，业务处理层，界面展示层。

具体结构如图1所示。

基础平台层主要包括基础硬件（嵌入式处理器及外围设备），所使用的嵌入式操作系统，交叉编译环境，硬件底层驱动，开发api；数据接入层主要包括gprs数据接入模块、rs485/rs232数据接入模块、can数据接入模块、tcp/ip数据接入模块；业务处理层主要负责对数据接入层的数据进行解析、数据处理、数据存储及和后台的数据交互；展示平台层主要从共享数据中获取数据进行监视设备状态和遥测值以图形、曲线、图表等形式展示，能在线修改配置、进行用户操作权限管理、报文在线监视、就地对监控设备进行下发控制定值。

(3∕huaTECHNOLOGY电动汽车充电站可视化监控系统解决方案第一章总体概述 (3)1.1建设背景 (3)1.2总体目标 (4)1.3设计原则 (4)1.4设计依据 (5)第二章需求分析 (7)2.1需求分析 (7)第三章详细设计 (9)2.2设计思路 (9)2.3总体构架 (9)2.4系统功能 (10)2.5核心产品 (12)2.6安装要求 (28)第四章管理平台 (30)4.1系统概述 (30)4.2系统功能 (32)第一章总体概述1.1 建设背景随着全球能源危机的不断加深，石油资源的日趋枯竭以及大气污染、全球气温上升的危害加剧，原有汽车在节能和减排上面由于结构技术上的限制很难做到改善。

随着电动汽车的成功应用，电动汽车已成为中国政府和汽车制造商关注的焦点。

电动汽车具有无（低）污染物排放、噪音低、能效高、运行成本低等优点，它的普及将是缓解大气环境污染和能源紧缺的最有效方式之一。

随着新能源汽车普及不断普及以及近两年国家针对新能源汽车推出了不限购、不限行等一系列扶持政策，新能源汽车成为了购车者的主要选择。

有资料显示，2015年之后中国新能源汽车呈爆发式增长态势，中国正在成为世界最大的新能源汽车市场之一。

受限于电池续航里程的限制，电动汽车的普及离不开配套的充电设施及相关服务。

快速便捷的充电成为了电动汽车发展的瓶颈问题，为服务好国家电动汽车普及工作，解决充电这一制约电动汽车发展的瓶颈问题，国家电网和南方电网在大力投入建设电动汽车充电站等配套市场服务设施的建设。

截至2018年9月，新能源汽车保有量已达到221万辆。

同时根据国务院此前印发的《节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020年）》，到2020年国内新能源汽车累计产销量需达500万辆，这也意味着在今后两年时间里，新能源汽车产销还要继续加速提升。

面对如此巨大的新能源汽车市场，配套的充电设施建设就显得尤为重要。

为强化充电设施供电保障,在政策引导下，充电基础设施快速发展。