談電動汽車充電樁數據采集與監控
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摘要：隨著能源短缺和環境污染的日益嚴重，國家開始加大對能源環境的治理，電動汽車逐漸進入人們的視野。作為電動汽車的基礎設施，充電站的建設已經迫在眉睫，因此與之配套的充電樁監控系統的開發與研究有著重要的意義。
一、引言
由于日益嚴重的環境和能源問題，并且伴有環境污染和能源消耗，傳統燃料汽車變得越來越受關注。由于電動汽車具有清潔，環保和節能的特點，我們希望許多國家的政府重視電動汽車，并成為減少環境污染和減少對石油依賴的重要交通工具。此外，各國政府出臺了各種鼓勵性政策和具體措施，以幫助汽車企業積極參與和促進電動汽車的發展。電動汽車行業的發展仍然存在兩個主要瓶頸。一種是動力電池本身，另一種是充電方法。充電技術的挑戰之一是充電監控，傳統的充電監控系統所使用的控制軟件通常基于前端和后端結構，難以維護命令代碼，不便于擴展功能，因此充電控制隨著系統復雜性的增加，很難適應。隨著IT技術的不斷發展，嵌入式實時操作系統已廣泛應用于制造業、過程控制、通信等領域，并以此為契機，將嵌入式實時操作系統引入到充電監控中。在該系統中，監控系統的功能可以擴展，以滿足電動汽車對充電系統的技術要求。
二、充電樁系統的組成及概述
根據設計目的和要求，設計充電監控數據采集系統的結構，如圖1所示。考慮到許多充電器和充電站品牌的混雜，必須配置多個工作站進行充電監控數據的收集，每個工作站需要收集與多個充電器的充電過程有關的數據，并且可以隨時分發給充電器。計費模式和其他功能的相關參數也應考慮從數據庫服務器收到的時間調整命令。數據采集系統中配置的數據庫服務器主要用于存儲充電監控工作站傳輸的充電過程中電池盒和電池單體的相關數據，并可以執行曲線查詢和報告查詢等相關數據功能作為充電和電池狀態系統的提供者，通常將備用數據庫服務器配置為確保操作數據冗余和可靠性，來自特定設備的實時和歷史數據可以根據需要傳輸到其他系統。收費數據采集工作站和數據服務器之間使用以太網連接，以確保數據交換的速度和可靠性。充電數據采集工作站與充電器之間采用CAN總線通信，通信協議采用CAN2.0標準標準網絡結構設計，將整個充電數據采集系統分為以下四個部分：
（一）數據通訊它主要包括CAN總線通信協議的配置和解釋等內容。由于整個數據傳輸都是通過CAN總線進行的，因此協議是否合理與項目通信的質量和傳輸效率有關。處理通訊協議時，可以批量上傳電池數據，每批數據用唯一的ID進行表示。CAN是一條共享的廣播總線（也就是說，任何節點都可以接收和傳輸信息），并支持高達1Mbps的數據速率。在1Mbps的速度下，CAN總線的距離接近30m，在10kbps的速度下，最長可達6km。該充電樁監測系統的設計速度為250Kbps，所有錯誤檢測、錯誤糾正、發送和接收都是通過CAN控制器的硬件完成的，而CAN總線網絡的建立主要負責相應設備協議的開發，并分析程序。
（二）采集工作站收集工作站可以在監視過程中充當通信服務器，收集的數據可以直接發送到本地實時數據庫和數據庫服務器，并且歷史數據也可以根據需要存儲在本地。
（三）數據服務器安裝用于歷史數據管理的通用商業軟件SQLSERVER，并安裝實時數據庫。歷史數據庫的DBI界面提供了一個快速訪問界面，可以方便地查詢數據。
（四）WEB服務器Web服務器存儲由系統的HTML文件，將必要的數據傳輸到該文件，并向用戶提供瀏覽服務站點，用戶使用IE瀏覽器作為標準的瘦客戶端（B/S）來瀏覽服務器屏幕。數據采集包括數據來源、數據種類及遠程控制功能等多種模式，如下所述:由于充電站中充電機數量眾多，所以數據采集系統采集通道一般按16路以上充電機設計，而采用CAN接口通用的PCI通訊卡可以實現多個CAN網絡實時數據采集。1.數據來源數據來源包括：充電機上傳的充電過程及電池箱相關運行數據、人工置入的設置性數據、通信運行的參數數據。2.數據種類（1）充電器運行數據：包括充電器狀態和每個充電過程的相關數據（時間，起止標志，標志，位置，當前充電方法等）。（2）充電器故障報警信號：充電器工作模式選擇開關故障，充電器輸入電壓過低，充電器輸入電壓過壓，充電器輸出電流過流（輸出短路），充電器輸出電壓過壓。（3）可充電電池組信息：電池類型、電池模塊數量、溫度、電池電壓、SOC充電、端子電壓、充電電流、電池連接狀態等。3.遠程控制功能（1）停止功能：充電器可以停止。（2）充電器操作模式讀取/寫入功能：可以遠程讀寫充電器操作模式參數信息。（3）充電器的緊急停止功能：在緊急情況下提供所有充電器的緊急停止功能。
三、應用
用戶可以正確輸入用戶名和密碼，然后進入監控軟件主界面，監控主界面顯示充電器的運行狀態和充電站的整體運行狀態。在監視軟件運行時，實時自動刷新將顯示最新數據。車站的監控主要是通過以太網將CAN的充電文件和充電器的數據從以太網傳輸到電動汽車的充電站的監控，以實現對設備的數據監控，并完成遙測和遙信功能。當通過參數觸發警報時，充電器狀態的背景顏色會更改，并且還會通知警報設備。
四、結論
綜上所述可以分析得到，充電樁監測系統具有很好的發展前景，可以在電動汽車蓬勃發展的今天充當重要角色。
參考文獻
[1]郭子健,唐明.基于IE061850標準的電動汽車充電樁監控信息模型研究[J].電力系統保護與控制,2013,41(3):134-139.
[2]薛冰,蔡磊,王鵬等.電動汽車智能充電樁管理方案[J].低碳世界,2016(9):227-228.
作者：楊婷 單位：陜西服裝工程學院