浅析新能源汽车充电桩监控平台方案研究

摘要：随着我国进入经济新常态，通过发展充电基础设施和推广电动汽车应用，既能利用清洁能源替代污染较重的化石能源，减少环境污染，实现绿色、低碳发展；又能通过充电基础设施建设和电动汽车产业培育，助力新兴产业发展，促进产业结构向开放型、创新型和高品质化、信息化、绿色化转变。相应地，对各类充电基础设施需具备有效的监控手段，实现实时查看所有运营电站信息，监控当前终端工作状态，充电历史记录等，为运营商提供全方面、多元化的运营支撑。

关键词：新能源汽车；充电桩；云平台

引言

当前，环境保护意识不断提高，大力发展电动汽车对保障能源安稳、促进节能减排、防治大气污染、饯行“绿色、低碳、循环、可持续的生产生活方式”具有重要意义。

一、研究背景和意义

随着我国进入经济新常态，通过发展充电基础设施和推广电动汽车应用，既能利用清洁能源替代污染较重的化石能源，减少环境污染，实现绿色、低碳发展；又能通过充电基础设施建设和电动汽车产业培育，助力新兴产业发展，促进产业结构向开放型、创新型和高品质化、信息化、绿色化转变。

相应地，对各类充电基础设施需具备有效的监控手段，实现实时查看所有运营电站信息，监控当前终端工作状态，充电历史记录等，为运营商提供全方面、多元化的运营支撑。

二、新能源汽车充电桩监控平台设计

1、设计思路

新能源汽车充电设施项目投资方一般也为项目运营方，充电桩布点分散，针对此情况，非常适合统一部署1套系统实现对充电桩的监控，而不是按地区独立部署。

2、设计原则

（1）统一配置和部署各类软硬件资源，并对所有软硬件资源进行统一管控。

（2）平台统一部署，在纵向层面，只设置一个级别的监控平台。

（3）具备远端（包括移动终端）接入能力，适应各类场景接入。

3、整体方案

针对新能源汽车充电桩布点分散的特点，非常适合采用“云技术”统一部署1套监控平台。云平台，就是通过物联网、云计算、移动互联网、大数据等先进IT技术在充电系统中的运用，建立一个开放的平台，实现对各类充电终端的远程监控，提供全方面、多元化的运营支撑[2]。解决电动汽车充电设施规划、建设、管理和服务运营问题；通过和整车制造、车载终端、车联网、电池生产等企业的协同研发，实现充电网和车联网的有机融合，为电动汽车提供更智能、更安稳、更经济的充电服务。

云平台主要包含以下功能模块：

（1）充电监控平台

（2）运营支撑平台

（3）用户入口

①充电监控平台

充电监控平台主要完成：

a.对各类充电站、充电终端的实时监控；实时查看所有运营电站信息，监控当前终端工作状态，充电历史记录等。

b.跟踪各充电站、各充电终端的历史数据进行数据分析。

c.可以通过地图的方式查看电站的分布情况，可以将建设中的电站和运营的电站通过不同的图例在地图上区分显示。

②运营支撑平台

运营支撑平台主要完成对不同客户类型，运营方式，充电启动方式，充电模式，计费模式，扣费模式提供全方面、多元化的运营支持。

③用户入口

用户可以通过以下方式进行自助充电：

a.   充电APP

b.   微信

c.   充电官网

通过以上三种方式，用户可以完成自助注册，在线充值，自助充电，一键导航（导航至充电站）、账户状态查询、充电业务查询、充电状态通知、充电进度查询等功能。

三、安科瑞充电桩运营管理平台

1、系统架构

安科瑞Acrelcloud-充电桩收费运营云平台系统通过物联网技术对接入系统的充电桩站点和各个充电桩进行不间断地数据采集和监控，同时对各类故障如充电机过温保护、充电机输入输出过压、欠压、绝缘检测故障等一系列故障进行预警；用户通过微信小程序扫描二维码，进行支付后，系统发起充电请求，控制二维码对应的充电桩完成电动汽车的充电过程。

充电桩可选配WIFI模块或GPRS模块接入互联网，配合加密技术和秘钥分发技术，基于TCP/IP的数据交互协议，与云端进行直连。云平台包含了充电收费和充电桩运营的所有功能，具体功能如下：

资源管理：充电站档案管理，充电桩档案管理，用户档案管理，充电桩运行监测，充电桩异常交易监测。

交易结算：充电价格策略管理，预收费管理，账单管理，营收和财务相关报表

用户管理：用户注册，用户登录，用户帐户管理，消息管理

充电服务：充电设施搜索，充电设施查看，地图寻址，在线自助支付充电，充电结算，导航等

微信小程序：扫码充电，账单支付等功能

数据服务：数据采集，短信提醒，数据存储和解析

变压器监控：监控充电站变压器负荷，每个充电站配备一块ARCM300T无线表，超负荷时系统自动对充电桩的进行调度管理，即当负荷超过百分之五十时，系统会限制新增开始充电的充电桩的功率，降为百分之五十，当变压器负荷超过百分之八十时，系统将不允许新增充电桩开始充电，直到负荷下降为止。

2、平台功能

2.1平台登录

在浏览器打开云平台链接、输入账户名和权限密码，进行登录，防止未授权人员浏览有关信息。

2.2平台首页

平台首页总览每天的开户数、充值金额、充电金额、充电度数、充电次数、充电时长，累计的开户数、充值金额、充电金额、充电度数、充电次数、充电时长，以及相应的环比增长和同比增长以及桩、站分布地图导航、本月充电统计。

2.3实时监控

l  充电站监控

充电站监控页面监视用户充电枪总数、正在充电的枪数、空闲枪数、插枪数量、故障枪数量等，汇总了用户拥有各桩的当日充电总次数、总电量、总时长，进行负荷限制、故障查询。

l  充电枪监控

充电桩监控页面充电枪的基本信息、今日充电电量、今日充电次数、今日充电时长和累计充电电量、累计充电次数、累计充电时长等、充电电压电流等参数。

2.4微信小程序

l  搜索与使用

微信小程序可以通过扫描二维码和微信文字搜索找到，点击后可以加入到小程序列表，如下图所示

l  授权登录界面

用户通过搜索或者扫码等途径初次打开小程序时，会进入这个页面，需要用户授权登录才可以进入小程序主功能页面，如图所示：

l  主功能页

初次进入主功能页时需要授权定位才可以使用地图相关功能，在地图上查看到当前所在区域的充电站，查看充电站信息，可以进行扫码充电操作，地图导航等。

l  充电

扫描充电枪上的二维码，如果当前充电桩可用即可进入充电选择页面，可以查看到当前的充电站名称、充电枪名称，以及当前的账户余额，电价和预计可充电量等数据，还可以查看当前账户的历史充电记录。充电方式分为按时间充电、按金额充电、按电量充电这三种方式。充电结束可以进进行评价。

l  个人信息

个人信息可以显示当前登录账号的昵称和余额，同时包括、充值、充值记录查询、账单查询、充电记录查询、设置支付密码等功能

3、硬件配置

3.1平台服务器：建议按照我方推荐配置购买，或者客户自己租用阿里云资源。

推荐硬件配置清单：（如申请阿里云可忽略）

3.2现场推荐硬件配置清单： 

若客户自己租用阿里云服务器，服务器配置根据充电枪点数的不同，分别如下：

四、结束语

针对充电桩的布置特点，从节约设备投资成本，节约人力运维成本，降低运维难度的角度，非常适合采用“云技术”统一部署1套监控平台，实现实时查看所有运营电站信息，监控当前终端工作状态，充电历史记录等，为运营商提供全方面、多元化的运营支撑。

参考文献

[1]   范翠华.电动汽车充电桩设计分析及控制方法[J].城市建筑,2016,(11):353-353

[2]   沙杰.新能源汽车充电桩监控平台方案研究

[3]   安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版

作者简介：张星，女，现任于安科瑞电气股份有限公司，主要从事电瓶车充电桩的研发和应用，手机：18701997519（同微信）QQ：2885050128邮箱：2885050128@qq.com