面向互联网的电动汽车智能充电系统设计与应用

付昌星

摘 要：随着中国经济水平的不断提高，人们的绿色环保意识越来越重，推动了与之相关的产业发展。在汽車产业，电动汽车这种能源清洁的汽车自问世以来受到了广泛关注，得到快速推广。互联网技术的发展也为电动汽车的研发提供了良好的条件，催生了智能充电技术，为用户提供了安全可靠的充电服务，也方便了用户的使用。本文对电动汽车的研究主要集中于智能充电系统的研发方面。

关键词：互联网 电动汽车 设计与应用

Design and Application of Internet-oriented Intelligent Charging System for Electric Vehicles

Fu Changxing

Abstract：With the continuous improvement of China's economic level， people are becoming more and more aware of environmental protection， which promotes the development of related industries. In the automobile industry， electric vehicles， a clean energy vehicle， have received extensive attention since their advent and have been rapidly promoted. The development of Internet technology has also provided good conditions for the research and development of electric vehicles， giving birth to smart charging technology， providing users with safe and reliable charging services， and facilitating their use. This article's research on electric vehicles mainly focuses on the research and development of intelligent charging systems.

Key words：Internet， electric vehicle， design and application

中国经济的发展带动了汽车工业的发展，国民生活水平不断提高，我国的汽车保有量也不断提高，面临着严峻的能源和环境危机。基于此，中国的经济发展方式开始向低碳经济转型，经济发展方式融入了环保思想，而电动汽车正是这种新兴经济的体现，自问世以来就收到了广泛关注，同时其充电服务也广受争议，出现很多人想买电动汽车而因为充电服务设施薄弱而搁置计划的现象。电动汽车作为一种新能源汽车，有能源清洁、成本低的优势，受到了社会各界的关注，这也有利于其技术和充电设施的开发。充电技术是电动汽车推广前提条件之一。互联网技术为其提供了技术支持，有助于电动汽车的发展和推广。

1 设计面向互联网的电动汽车智能充电服务系统

1.1 云服务器

1.1.1 设计架构

电动汽车的智能充电服务系统中选用的云服务器是将数据以分层技术进行处理的，这种在spring 开源架构上构成的数据处理方法降低了数据的处理能力，有助于整个智能充电服务系统稳定性的提高，使之有了更好的性能，这让智能充电服务系统的服务质量攀升，为电动汽车潜在客户打了一剂强心针。此外，这种设计架构下，智能充电服务系统的技术架构分为了三层：网络层;应用层;业务层，这三层分别对应保障通信技术传送数据;对多种数据实行统一管理，为业务提供数据服务和支持;构建基于各环节数据处理的信息模型，深层优化云服务器的技术架构。可见电动汽车的智能充电服务系统无论是技术支撑还是架构都比较完善，能够为用户提供安全可靠的汽车充电服务[1]。

1.1.2 设计功能

（1）监控。本功能的定位在于保障充电设备的正常运行和实时检测，将可视化和高精准度作为交流充电桩和直流充电桩的监测标准。（2）交易。本环节的设置在于保证电费账目的明晰，对费用流转、明细等问题进行管理。以此来提高对智能充电服务系统的运行管理成本，提供更精确的数据用以成本优化。（3）信息采集。本环节的设置旨在采集任务、档案管理，以此对充电设备进行检测，保证监测的时效性。（4）运营工况。本环节旨在对电动汽车的推广现状、充电设施的发展、财务等信息进行分析，全面了解不同地区和不同用户的需求，在此基础之上优化方案策略的制定。这种方式使得智能充电服务系统更符合市场需求，能够获得更多青睐，进而提高电动汽车的推广力度。（5）系统。本环节主要由系统管理员完成，其管理内容包含了权限、系统用户及相关参数、系统消息等。

1.2 智能充电桩

目前，电动汽车的智能充电桩为人们提供了两种不同的充电形式：交流充电和直流充电。这使得电动汽车有了计量、计费、通信等多元化的功能。交流充电可以使电动汽车与交流电网连接获得交流电源，相较于直流冲电，交流充电没有监测汽车状态、要换电源和管理电视的功能。但智能充电桩有保护单元和微控制单元，电源转换模块和WiFi通信模块，可以使用WiFi路由器和云服务器完成连接，构建一个WiFi通信的模块。（1）微控制单元。智能充电桩的微控制单元是整个装置的核心，其在WiFi通信模块的基础之上，主要依托于串行或串口外围设备的总线接口与自身高性价比和低功耗的芯片完成通信。微控制单元可以借助以下两种方式进行通信：借助flash存储单元、12C总线;数字电表、485总线。而在充电电能的通断问题是，该单元设置可以利用接触器、驱动电器完成。（2）Wi-Fi 通信模块。智能充电桩因为有了这个模块设置，功耗更低，并且能够借助网络实现无线网关数据的通信，实现充电状态的远程监控，搜集更为精准的电能、电流等信息。（3）保护单元。智能充电服务的漏电保护、防雷器即构成了自身的保护单元，前者可以通过漏电保护器处理充电桩漏电或其他危险因素问题，保证人的生命安全，后者可以降低内部和雷电天气给充电设备带来的负面影响。（4）电源转换模块。此模块主要针对智能充电桩的供电问题进行设置，旨在实现交流电的转换，为用户提供不同等级的直流电电压充电服务[2]。

1.3 App客户端

（1）视图层。该层设计旨在实现用户交互，获取相应的信息发聩，并及时的针对业务中存在的问题进行处理，并将处理结果进行公布，使得用户能够借助客户端获得信息，如支付结算、地图显示、控制和查询等等。在此过程中，必须借助业务逻辑层完成。

（2）业务逻辑层。本层的设置旨在支持视图层业务的完成，支持其功能的实现。在运行过程中，业务逻辑层主要提供业务的判断、运算逻辑，以此来提供更为便捷的数据提取途径。

（3）业务实体层。本层次是在业务实体的前提之下，对客户端的平台服务、网关之间的数据关系进行分析，借助这种方式维护数据库，对数据进行解析等等。而用户可以在客户端选择自己需要的功能，调用相应的层，以此来实现网关服务器及其接口的信息交流。在此过程中，业务逻辑层提供了逻辑支撑，实现了客户端的支付、地图和状态显示、查询等功能。此外，用户还可以通过客户端设置不同的电动汽车充电模式。

1.4 APP应用

用户借助客户端还可以查询附近的智能充电桩位置，以此找出最快捷的路径实现电动汽车的充电，不必花费更多的时间进行充电站的挑选[4]。

1.5 车辆管理

电动汽车在充电时的车牌号码的识别需要摄像机完成，这是由于其卡口和道闸设置特殊所致。智能充电站采用开放式的结构设计，并在每个停车位安装了高清检测摄像机，以此完成对充电服务对象的车牌号码采集。这些数据在采集过后会直接传输到供电公司内部的关联车牌库，并完成信息对比，以此来避免非电动汽车的占位情况。为了保证高清检测摄像机的性能，供电公司选择了高亮度和低功耗的节能型LED发光管，设置为红灯有车绿灯无的标准，而蓝灯表示特殊车位，其余如白、青、黄等颜色状态表示车位预留。此外，这种方式有助于对充电站实现实时监控，让供电公司后代能够及时收取相关数据，不断改善自身的的供电服务方案。

2 实例应用

2.1 站端监控系统设计

目前，按照供给电动汽车用户充电需求、充电站的现场情况可以将充电的设施分为三种：充电桩、高速快充、城市快充。一般情况下，充电站站端的监控系统设计了8个充电车位。

2.2 实时监控

（1）供电公司在充电岛的站端监控系统设置中应当根据充电岛的现场情况和内部设施完成，一般为了实现全方位的实时监控，供电公司的4个车位由一个高清摄像机监控，这些摄像机连接了网络。（2） 为了提高数据采集和处理的有效性和销量，供电公司在监控系统设计中加入了视频浓缩技术，以此来筛选出有效用的信息，并根据检索需要进行回放等，同时也减少了用户的投入时间成本[3]。

2.3 可视跟踪

（1）供电公司设置高清网络红外球机主要在于实时环境监控，因此此设置一般在通道的出入口。为了实现系统自动跟踪，供电公司引入了移动目标智能跟踪技术实施全程全区域的无死角监控。而当出入口供电公司还布置了箱式站和直流柜，设置了门磁检测开关，在车辆进入时，系统根据门磁的开关动作实现监控。（2）以池州市的杏花园公用停车场为案例，在其北广场处供电公司设置了充电站，该站点覆盖了周围5千米，分别拥有4座直流分体桩、直流一体充电桩，并拥有一套智能充电系统。这些充电桩很好的解决了杏花园公用停车场北广场的电动汽车充电问题。用户可以根据自己的需求选择快充和慢充，前者30分钟就可充电达80%，后者则需要4-5h。

3 结语

总而言之，电动汽车是未来汽车产业发展的大趋势，而互联网技术为其发展提供了强有力的支持，使之能够大规模的推广智能充电系统，方面充电站管理。本文对电动汽车智能充电服务的研究主要从APP客户端、云服务器几充电设置三个角度进行，以此来研究电动汽车用户对智能充电服务的满意度，以此为基础来优化智能充电系统和APP客户端，让用户能够享受预约充电和定位导航等服务，提高其使用便捷度[5]。

参考文献：

[1]電动汽车充电系统研究[J].徐强，王磊，孙涛，樊成.湖北农机化.2019（04）.

[2]电动汽车充电系统与充电模式分析[J].王虎，高桂芬.汽车与驾驶维修（维修版）.2017（08）.

[3]电动汽车传导充电系统辐射干扰分析与测试研究[J].胡建，徐枭，曹冬冬，刘桂彬.中国汽车.2019（04）.

[4]基于嵌入式ARM的电动汽车智能充电系统的设计[J].郝常秀.科技创新导报.2019（06）.

[5]基于云平台的电动汽车智能充电系统设计与应用[J]. 郝常秀.科技经济导刊.2018（30）.