智能充電運(yùn)行管理系統(tǒng)在電動(dòng)汽車充電站的應(yīng)用

李 芳，潘 熙，周新芳

（1.揚(yáng)州供電公司，江蘇 揚(yáng)州 225009；2.漢中供電局，陜西 漢中 723000）

1 電動(dòng)汽車充電設(shè)施

電動(dòng)汽車充電設(shè)施主要包括平面充電站（換電站）、立體充電站和交流充電樁。充電方式主要有整車充電、電池更換2種方式。整車充電是指不拆卸電池，直接對(duì)車輛充電；更換電池是通過更換電池快速實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車能量補(bǔ)給。其中整車充電方式根據(jù)電動(dòng)汽車電能供給方式又分為直流充電和交流充電方式。

交流充電方式是通過交流充電樁給車載充電機(jī)提供一個(gè)穩(wěn)定的交流電源，通過車載充電器給電池組充電。由于能量的限制，交流最大可做到10 kW左右，因此充電時(shí)間比較長(zhǎng)。直流充電方式是通過直流充電機(jī)將電網(wǎng)交流電能變換為大功率直流電能，采用傳導(dǎo)方式為電動(dòng)汽車動(dòng)力電池充電，主要用于大型車輛的常規(guī)充電和快速充電，以及中小型車輛的快速充電。

2 充電監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的必要性

2.1 保障電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的安全

目前純電動(dòng)汽車多用鋰電池作為電能存儲(chǔ)單元。鋰電池對(duì)充電要求比較高，充電過程控制不好，會(huì)造成電池永久損壞，甚至引起電池爆炸，因此有必要將電池管理系統(tǒng)與充電機(jī)之間建立聯(lián)系，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池信息，并采用充電機(jī)的保護(hù)措施，有效保障鋰電池的安全。

2.2 提高充電設(shè)施自動(dòng)化管理水平

電動(dòng)汽車充電設(shè)施由大量的一次、二次電氣設(shè)備及充電機(jī)組成，如果通過人工來管理，不但安全系數(shù)低，而且費(fèi)時(shí)費(fèi)力，所以有必要實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行和管理的自動(dòng)化。

2.3 保障電網(wǎng)安全運(yùn)行

電動(dòng)汽車充電設(shè)施是智能電網(wǎng)的一個(gè)典型用電設(shè)備，如果協(xié)調(diào)不好，無序充電得不到有效控制，將會(huì)出現(xiàn)“峰上加峰”現(xiàn)象，增大電網(wǎng)調(diào)峰難度，加大輸配電網(wǎng)建設(shè)的壓力，因此需要建設(shè)監(jiān)控系統(tǒng)，與上級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)交互數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的充電模式，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性，提升電能質(zhì)量。

3 應(yīng)用實(shí)例

全國(guó)第一個(gè)配置營(yíng)業(yè)廳的大型電動(dòng)汽車充電站——江蘇揚(yáng)州吳州路充電站設(shè)有3臺(tái)大型直流充電機(jī)、4臺(tái)中型直流充電機(jī)、10個(gè)交流充電樁，可同時(shí)為3輛大型車、4輛中型車、10輛小型車提供快充、慢充、定時(shí)、定金額、定電量等多種個(gè)性化充電。

揚(yáng)州吳州路充電站采用的是由國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院自主研發(fā)的CEV1000智能充電運(yùn)行管理系統(tǒng)，整套系統(tǒng)由交流充電樁、直流充電機(jī)、配電系統(tǒng)保護(hù)測(cè)控裝置、監(jiān)控后臺(tái)、安防監(jiān)控系統(tǒng)、計(jì)量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，有源濾波及無功補(bǔ)償裝置及直流電源系統(tǒng)組成，在統(tǒng)一軟件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了配電監(jiān)控、充電監(jiān)控、計(jì)量計(jì)費(fèi)和安防系統(tǒng)的有機(jī)融合。

3.1 系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介

3.1.1 充電監(jiān)控功能

（1）交流充電樁充電監(jiān)控功能

實(shí)時(shí)采集充電樁的狀態(tài)量、模擬量，如：跳合閘狀態(tài)，急停狀態(tài)，充電連接狀態(tài)，電流、電壓值，同時(shí)具備過壓、欠壓、過負(fù)荷的保護(hù)功能。

（2）直流充電機(jī)充電監(jiān)控功能

充電機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過CAN網(wǎng)與電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)通信，以此判斷電池類型，獲得動(dòng)力電池系統(tǒng)參數(shù)、充電前和充電過程中動(dòng)力電池的狀態(tài)參數(shù)，確保充電過程中蓄電池的溫度、充電電壓和充電電流不超過允許值。同時(shí)，充電機(jī)又作為被監(jiān)控設(shè)備，通過CAN網(wǎng)或工業(yè)以太網(wǎng)與充電站監(jiān)控系統(tǒng)通信，上傳充電機(jī)和動(dòng)力電池的工作狀態(tài)、工作參數(shù)、故障報(bào)警等信息，并接受充電站監(jiān)控系統(tǒng)的控制命令，執(zhí)行遙控動(dòng)作。圖1為充電機(jī)監(jiān)控截圖。

圖1 充電機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)截圖

3.1.2 配電監(jiān)控系統(tǒng)

配電監(jiān)控系統(tǒng)包括測(cè)控和保護(hù)2個(gè)部分，并通過通信管理機(jī)實(shí)現(xiàn)與充電站監(jiān)控后臺(tái)的通信，實(shí)時(shí)監(jiān)視充電站內(nèi)供電系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向交互，圖2為配電監(jiān)控截圖。

圖2 配電監(jiān)控系統(tǒng)截圖

3.1.3 計(jì)量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)

計(jì)量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)充電卡發(fā)行、充值、管理，實(shí)時(shí)顯示充電設(shè)施運(yùn)行情況等功能，為充電設(shè)施的商業(yè)化運(yùn)營(yíng)提供技術(shù)平臺(tái)。

3.1.4 安防監(jiān)控系統(tǒng)

安防系統(tǒng)完成充電站的視頻監(jiān)控以及門禁和周界安全的監(jiān)控，通過后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)獲取配電系統(tǒng)監(jiān)控及充電設(shè)施的相關(guān)告警信息，用以完成視頻聯(lián)動(dòng)監(jiān)控。

3.2 組網(wǎng)方式

直流充電機(jī)通過CAN網(wǎng)與電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)通信，獲取電池的實(shí)時(shí)信息，同時(shí)作為被監(jiān)控設(shè)備，通過CAN-ETH通信終端，與充電站監(jiān)控后臺(tái)通信；交流充電樁、配電系統(tǒng)監(jiān)控裝置通過通信管理機(jī)與充電站監(jiān)控后臺(tái)通信；安防系統(tǒng)通過以太網(wǎng)與充電站監(jiān)控后臺(tái)通信，實(shí)現(xiàn)安防系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)功能。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化的不斷推進(jìn)，監(jiān)控系統(tǒng)在充電設(shè)施建設(shè)中的作用將日益顯著，不僅能滿足充電設(shè)施基本功能，而且將全面提高充電設(shè)施的智能化、自動(dòng)化水平，達(dá)到無人或少人值守運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)充電設(shè)施經(jīng)濟(jì)、安全、高效運(yùn)行。

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