電動(dòng)汽車(chē)充電樁ic卡信息技術(shù)的應(yīng)用探究

1、<p>　　電動(dòng)汽車(chē)充電樁IC卡信息技術(shù)的應(yīng)用探究</p><p>　　摘要：為了適應(yīng)電動(dòng)汽車(chē)日益增長(zhǎng)的需要，有必要建設(shè)電動(dòng)汽車(chē)充電樁解決用戶(hù)的充電需求。電動(dòng)汽車(chē)充電樁IC卡信息技術(shù)的應(yīng)用探究將電動(dòng)汽車(chē)充電方式、付費(fèi)方式、信息存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)管理、平衡用電負(fù)荷幾個(gè)方面進(jìn)行統(tǒng)一，提出研究一套智能化IC卡信息技術(shù)的理念，并從國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、系統(tǒng)研究需求、研究目標(biāo)、技術(shù)方案、研究方案等方面進(jìn)行了探究。 </p

2、><p>　　關(guān)鍵詞：預(yù)約充電；階梯函數(shù)；費(fèi)率切換；分時(shí)計(jì)量計(jì)價(jià)；經(jīng)濟(jì)性對(duì)比 </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：F407.471 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p>　　國(guó)家“十二·五”規(guī)劃明確提出，大力發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)，電動(dòng)汽車(chē)作為重點(diǎn)扶持項(xiàng)目，已在北京奧運(yùn)、上海世博會(huì)、廣州亞運(yùn)上紛紛亮相，工信部將北京、上海、深圳、杭州等25個(gè)城市定為新能源汽車(chē)試點(diǎn)

3、城市，深圳、上海、杭州、合肥、長(zhǎng)春等5個(gè)城市啟動(dòng)私人購(gòu)買(mǎi)新能源汽車(chē)補(bǔ)貼試點(diǎn)工作，補(bǔ)貼最高額度為6萬(wàn)元。在政策與需求的雙重推動(dòng)下，電動(dòng)汽車(chē)頻頻亮相各大展會(huì)，巨大的市場(chǎng)要求我們電網(wǎng)公司務(wù)必要做好電動(dòng)汽車(chē)充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作。因此，有必要結(jié)合電網(wǎng)運(yùn)行的特點(diǎn)，充分吸收國(guó)際先進(jìn)理念，展開(kāi)電動(dòng)汽車(chē)充電樁IC卡信息技術(shù)的探究，以滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的電動(dòng)汽車(chē)充電需求和充電樁設(shè)施建設(shè)的矛盾。 </p><p>　　電動(dòng)汽車(chē)充電樁IC卡信

4、息技術(shù)旨在解決電動(dòng)汽車(chē)充電方式、付費(fèi)方式、信息存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)管理、平衡用電負(fù)荷幾個(gè)方面進(jìn)行統(tǒng)一，尤其是在平衡用電負(fù)荷方面，采用分時(shí)計(jì)量計(jì)價(jià)函數(shù)，鼓勵(lì)消費(fèi)者夜間充電，大規(guī)模投入使用后，削峰填谷作用明顯。本文分別從國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、系統(tǒng)研究需求、研究目標(biāo)、技術(shù)方案、研究方案等方面進(jìn)行了探究。 </p><p>　　1國(guó)內(nèi)外充電設(shè)施研究現(xiàn)狀 </p><p>　　1.1電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀 </p&

5、gt;<p>　　汽車(chē)作為現(xiàn)代社會(huì)化大工業(yè)的產(chǎn)物，為推動(dòng)人類(lèi)文明向前躍進(jìn)做出了巨大的貢獻(xiàn)，給人類(lèi)的生活帶來(lái)了舒適和便捷。根據(jù)聯(lián)合國(guó)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，目前汽車(chē)的耗油量已占全部石油消耗的75%,同時(shí)也帶來(lái)了巨大的環(huán)境污染。 </p><p>　　要緩解這個(gè)日趨嚴(yán)重的問(wèn)題，汽車(chē)工業(yè)必然向著環(huán)保、清潔和節(jié)能的方向發(fā)展，包括發(fā)展清潔替代燃料汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)。 </p><p>　　電動(dòng)汽車(chē)

6、在環(huán)保、清潔、節(jié)能等方面占據(jù)明顯的優(yōu)勢(shì)，據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，電動(dòng)汽車(chē)在能量利用率比燃油汽車(chē)高7.5個(gè)百分點(diǎn)，污染物排量?jī)H為普通內(nèi)燃機(jī)車(chē)的2－8%，基本無(wú)污染物排放。電動(dòng)汽車(chē)具有無(wú)(低)污染物排放、噪音低、能效高、維修及運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，它的廣泛普及將是緩解大氣環(huán)境污染和能源緊缺的最有效方式之一。 </p><p>　　1.2國(guó)外電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)施發(fā)展?fàn)顩r </p><p>　　目前，美國(guó)、日本、以色

7、列、法國(guó)、英國(guó)等國(guó)家都已開(kāi)始建設(shè)各自的電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)施，主要以充電樁為主。美國(guó)國(guó)土遼闊，且各州獨(dú)立性較強(qiáng)，在電動(dòng)汽車(chē)及其充電設(shè)施設(shè)想上各州有所不同，加利福尼亞州、弗吉尼亞州等地都開(kāi)展了充電設(shè)施的建設(shè)。其中加州的建設(shè)力度最大，由“美好空間項(xiàng)目”公司與加州北部的舊金山、奧克蘭和圣何塞等城市的政府聯(lián)手建設(shè)，將于2012年在上述城市的所有居民區(qū)、商廈、停車(chē)場(chǎng)和政府大樓安裝充電樁，以方便電動(dòng)汽車(chē)駕駛者隨時(shí)為汽車(chē)充電。該公司還將在上述地區(qū)興建電池更

8、換站，以方便長(zhǎng)途駕車(chē)者隨時(shí)更換電池，項(xiàng)目計(jì)劃總投資達(dá)10億美元。此外，美國(guó)第一太陽(yáng)能公司（SolarCity）在加州101高速公路上建造了5個(gè)充電站。每個(gè)充電站能夠提供240V、70A快速充電服務(wù)，能夠在3.5h內(nèi)為特斯拉純電動(dòng)汽車(chē)充滿(mǎn)電。 </p><p>　　1.3國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)施發(fā)展?fàn)顩r </p><p>　　多年來(lái)，國(guó)家政策引導(dǎo)下，我國(guó)在電動(dòng)汽車(chē)、充電電池、直流電機(jī)等領(lǐng)域取得了

9、突破性進(jìn)展，國(guó)內(nèi)多家汽車(chē)公司，如比亞迪，萬(wàn)向集團(tuán)，上汽，奇瑞等均研發(fā)出電動(dòng)汽車(chē)，并在奧運(yùn)場(chǎng)館、多個(gè)城市的公交線路已經(jīng)投入運(yùn)行。電動(dòng)汽車(chē)研發(fā)技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，多家汽車(chē)公司已經(jīng)具備批量生產(chǎn)能力，多款電動(dòng)汽車(chē)已經(jīng)上市。為推進(jìn)我國(guó)節(jié)能環(huán)保汽車(chē)的技術(shù)進(jìn)步，促進(jìn)汽車(chē)工業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，國(guó)務(wù)院頒布《汽車(chē)產(chǎn)業(yè)調(diào)整振興規(guī)劃細(xì)則》，“逐步實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)規(guī)模”堪稱(chēng)是對(duì)純電動(dòng)車(chē)產(chǎn)業(yè)化的最大支持。在加速電動(dòng)汽車(chē)充電站布局和建設(shè)中，國(guó)家電網(wǎng)、中石化、中海油、南方電

10、網(wǎng)、中石油等大型央企紛紛發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，均在全國(guó)范圍內(nèi)開(kāi)始為充電站樁建設(shè)獻(xiàn)力。 </p><p>　　2電動(dòng)汽車(chē)充電樁IC卡信息技術(shù)的研究需求 </p><p>　　2.1用戶(hù)充電需求分析 </p><p>　　汽車(chē)充電不同加油，需要的時(shí)間廠，且環(huán)境多為無(wú)人值守。目前，充電結(jié)算的方式主要有，刷卡、投幣、插卡三種方式。投幣式充電，需要人工經(jīng)?；厥沼矌?，增加人工成本，硬幣

11、留著無(wú)人值守的充電樁內(nèi)也不安全，另外，還不能找補(bǔ)，在電動(dòng)汽車(chē)充電的應(yīng)用上不合適。插卡式充電，因長(zhǎng)時(shí)間用戶(hù)不在現(xiàn)場(chǎng)，帶有金額的卡插在設(shè)備上，會(huì)增加不安全感。刷卡式充電，卡隨身攜帶，充點(diǎn)電后再次刷卡結(jié)賬，操作方便簡(jiǎn)單，賬戶(hù)安全可靠，汽車(chē)充電樁更合適采用刷卡式充電模式。 </p><p>　　電動(dòng)汽車(chē)為上班族提供了一個(gè)清潔、環(huán)保、便捷、節(jié)儉的交通工具，82.5%的上班族用車(chē)習(xí)慣是公司——家之間兩點(diǎn)往返，車(chē)輛停放時(shí)間長(zhǎng)，

12、使用時(shí)間短，100公里續(xù)航里程足夠滿(mǎn)足用戶(hù)當(dāng)日使用，這個(gè)群體需要更可靠、更實(shí)惠、更經(jīng)久耐用的充電方式。17.5%的上班族除了上下班的需要，周末喜歡自駕游，這個(gè)群體，除了滿(mǎn)足正常的充電需求外，還需要提供快速補(bǔ)充電能的解決方案。 </p><p><b>　　2.2解決辦法 </b></p><p>　　要求可靠、實(shí)惠、經(jīng)久耐用的用戶(hù)，需要交流慢充的充電方式，根據(jù)用戶(hù)的使

13、用習(xí)慣，可分為自動(dòng)充電、按時(shí)間充電、按金額充電、預(yù)約充電四種模式。 </p><p>　　自動(dòng)充電是一種最簡(jiǎn)單快捷的充電方式，通過(guò)充電樁與電池取得聯(lián)系獲取充電信息和充電狀態(tài)，當(dāng)電池充電電量飽和的時(shí)候自動(dòng)斷開(kāi)充電電路，完成一次充電的過(guò)程。另外，在充電樁內(nèi)部增加傳感器，判斷充電的電壓電流，形成一套自身的判斷電路，避免通信干擾造成的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)對(duì)充電過(guò)程的干擾，有效杜絕過(guò)充電對(duì)電池造成的不可恢復(fù)的損害，有效保護(hù)電池，提高電

14、池的使用壽命。 </p><p>　　按時(shí)間充電模式，臨時(shí)補(bǔ)充電能的最佳方式，利用充電曲線達(dá)到穩(wěn)態(tài)前的快速爬坡?tīng)顟B(tài)，對(duì)電池的電能進(jìn)行及時(shí)的補(bǔ)充，是用戶(hù)在緊急補(bǔ)充電能狀態(tài)下的最佳解決方案。 </p><p>　　按金額充電模式，為用戶(hù)量身定制的充電功能，一些喜歡消費(fèi)計(jì)劃的用戶(hù)可以使用此充電模式方便自己理財(cái)賬戶(hù)，讓用戶(hù)有一種VIP式服務(wù)的感受。 </p><p>　　預(yù)

15、約充電功能是針對(duì)平衡用電負(fù)荷開(kāi)發(fā)的充電方式，啟用預(yù)約充電功能用戶(hù)車(chē)輛充電進(jìn)入管理模式，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)計(jì)算低電價(jià)切換時(shí)間，進(jìn)入電價(jià)切換時(shí)候自動(dòng)進(jìn)行充電，為用戶(hù)節(jié)省了開(kāi)支又協(xié)助電網(wǎng)完成削峰填谷的一種充電方式。 </p><p>　　需要快速補(bǔ)充電能的用戶(hù)，可以有快速充電和換電兩種方式，本文著重就適合大多數(shù)用戶(hù)需求的慢充進(jìn)行討論。 </p><p>　　3電動(dòng)汽車(chē)充電樁IC卡信息技術(shù)的研究目標(biāo)及經(jīng)濟(jì)

16、指標(biāo) </p><p><b>　　3.1研究目標(biāo) </b></p><p>　　通過(guò)開(kāi)發(fā)電動(dòng)汽車(chē)充電樁IC卡刷卡操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)充電樁IC卡刷卡付費(fèi)、電費(fèi)計(jì)量等功能，以適應(yīng)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的市場(chǎng)需求。 </p><p><b>　　主要目標(biāo)： </b></p><p>　　3.1.1完成一套

17、使用IC卡刷卡操作的電源管理系統(tǒng)，能對(duì)充電進(jìn)行過(guò)程管理，有效控制意外造成的過(guò)充電對(duì)電池形成的不可恢復(fù)的損傷，提高充電質(zhì)量，全面保護(hù)電池，最大限度保證電池使用壽命； </p><p>　　3.1.2實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)在充電時(shí)，能夠按需完成自動(dòng)充電、按時(shí)間充電、按金額充電及預(yù)約充電功能。 </p><p>　　3.1.3特別在預(yù)約充電功能上，能夠利用峰谷電價(jià)差值，在夜間用谷值電價(jià)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行充電，

18、達(dá)到對(duì)電網(wǎng)的合理利用，減少電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的投入，又能滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)充電的需要。達(dá)到鼓勵(lì)消費(fèi)者夜間充電，協(xié)助電網(wǎng)完成用電負(fù)荷的平衡目的。使新技術(shù)達(dá)到本地充電樁配套的技術(shù)要求，提升電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池充放電關(guān)鍵部件使用壽命，保持動(dòng)力電池的安全和性能水平，為各類(lèi)新能源汽車(chē)充電及其推廣應(yīng)用提供先決基礎(chǔ)條件。 </p><p><b>　　3.2經(jīng)濟(jì)指標(biāo) </b></p><p>　　

19、使用費(fèi)用經(jīng)濟(jì)性對(duì)比（以傳統(tǒng)汽油車(chē)1.4L排量車(chē)輛計(jì)算） </p><p>　　注：汽車(chē)按年平均行駛里程27000公里計(jì)算 </p><p>　　從上表中可以看出，在汽車(chē)排量相等的情況下，使用電動(dòng)汽車(chē)平均每年的費(fèi)用在白天充電時(shí)比傳統(tǒng)汽油車(chē)省17280-4374＝12906元，在夜間充電時(shí)比傳統(tǒng)汽油車(chē)省17280-1749.6＝15530.4元，使用分時(shí)段計(jì)價(jià)、計(jì)費(fèi)經(jīng)濟(jì)性非常突出。 </

20、p><p>　　4電動(dòng)汽車(chē)充電樁IC卡信息技術(shù)的研究方案 </p><p><b>　　4.1技術(shù)構(gòu)架 </b></p><p><b>　　4.2功能設(shè)計(jì) </b></p><p>　　交流充電樁有三種充電方式，用戶(hù)刷卡輸入密碼正確即進(jìn)入充電方式選擇界面。在此之前，如充電電纜松動(dòng)或未插入，或者急停按鈕

21、按下，屏幕上方會(huì)動(dòng)態(tài)顯示故障原因及LED燈閃爍警示。充電樁設(shè)置了四種充電方式：自動(dòng)充電、預(yù)約充電、按金額充電及按時(shí)間充電。 </p><p>　　4.2.1自動(dòng)充電 </p><p>　　進(jìn)入充電界面后，界面顯示有啟用充電和取消兩個(gè)按鈕。選擇啟用充電，觸發(fā)充電開(kāi)關(guān)開(kāi)始充電。 </p><p>　　4.2.2預(yù)約充電 </p><p>　　使用

22、預(yù)約充電功能，如果在低電價(jià)時(shí)段則自動(dòng)開(kāi)始充電，如果在高電價(jià)時(shí)段，則進(jìn)行等待切換費(fèi)率時(shí)段再進(jìn)行充電。 </p><p>　　4.2.3按金額充電 </p><p>　　選擇按金額充電，進(jìn)入輸入金額界面，用戶(hù)可根據(jù)個(gè)人需求設(shè)定充電金額，啟用充電。 </p><p><b>　　按時(shí)間充電 </b></p><p>　　4.2

23、.4選擇按時(shí)間充電 </p><p>　　進(jìn)入輸入時(shí)間界面，用戶(hù)可按個(gè)人需求設(shè)定充電時(shí)間，啟用充電。充電過(guò)程中，如遇到充電電纜松動(dòng)或者被拔下，抑或者急停按鈕按下，充電過(guò)程立即結(jié)束。 </p><p>　　結(jié)束充電之后，進(jìn)入刷卡確認(rèn)界面。該界面顯示用戶(hù)本次消費(fèi)金額、本次充電度數(shù)及本次充電時(shí)間三個(gè)數(shù)據(jù)以便客戶(hù)即使了解自己的消費(fèi)。刷卡確認(rèn)，充電過(guò)程結(jié)束。 </p><p>

24、;　　5電動(dòng)汽車(chē)充電樁IC卡信息技術(shù)的研究方案 </p><p><b>　　5.1研究思路 </b></p><p><b>　　5.1.1標(biāo)準(zhǔn)化 </b></p><p>　　產(chǎn)品設(shè)計(jì)采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)文件： </p><p>　　接口采用GB/T20234.2-2011《電動(dòng)汽車(chē)傳導(dǎo)充電用連接裝置

25、第2部分：交流充電接口》 </p><p>　　執(zhí)行中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司發(fā)布的《電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)施通用技術(shù)要求》——Q/CSG11516.1-2010。 </p><p>　　滿(mǎn)足Q/SFKJ001-2012《電動(dòng)汽車(chē)交流充電樁》，備案登記號(hào)：450200-3570。 </p><p>　　充電樁產(chǎn)品具備一致性與通用性，可以滿(mǎn)足網(wǎng)區(qū)內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)即插即用。 </

26、p><p>　　5.1.2專(zhuān)題研究 </p><p>　　為確保項(xiàng)目的實(shí)施，在環(huán)保、節(jié)能、安全方面采取了有效的措施，產(chǎn)品的生產(chǎn)主要涉及機(jī)電加工制造，通過(guò)上下游的產(chǎn)業(yè)鏈方式，形成專(zhuān)業(yè)的工序分工協(xié)作。充電樁體和表面的油漆涂裝是通過(guò)專(zhuān)業(yè)的配套廠家完成，有效地避免了環(huán)境污染和生產(chǎn)安全的風(fēng)險(xiǎn)，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、核心技術(shù)部分及電器組裝、調(diào)試等技術(shù)含量較高部分有我公司完成，這樣不但大大的提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，同

27、時(shí)也減少應(yīng)設(shè)備的重復(fù)增加而導(dǎo)致的資源浪費(fèi)。產(chǎn)業(yè)鏈的形成以及專(zhuān)業(yè)化加工能力的提高，形成資源節(jié)約型合作體系，有力于社會(huì)資源的有效利用。 </p><p><b>　　5.2研究重點(diǎn) </b></p><p>　　項(xiàng)目研究的關(guān)鍵技術(shù)包括：過(guò)充過(guò)放保護(hù)系統(tǒng)、預(yù)約充電系統(tǒng)、分時(shí)計(jì)量計(jì)價(jià)函數(shù)、IC卡管理系統(tǒng)。 </p><p>　　過(guò)充過(guò)放保護(hù)系統(tǒng)。在充電

28、樁內(nèi)部增加傳感器，判斷充電的電壓電流，形成一套自身的判斷電路，避免通信干擾造成的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)對(duì)充電過(guò)程的干擾，有效杜絕過(guò)充電對(duì)電池造成的不可恢復(fù)的損害，有效保護(hù)電池，提高電池的使用壽命。 </p><p>　　預(yù)約充電系統(tǒng)。通過(guò)使用IC卡刷卡操作完成預(yù)約充電功能，能在費(fèi)率較低的時(shí)段自動(dòng)切換至充電模式。需要同步切換費(fèi)率的時(shí)鐘與設(shè)備時(shí)鐘，需要使用電表的RS485通信，對(duì)電表信息進(jìn)行讀取。 </p><

29、p>　　分時(shí)計(jì)量計(jì)價(jià)函數(shù)。設(shè)計(jì)一個(gè)費(fèi)率運(yùn)算邏輯，當(dāng)前電價(jià)是一個(gè)變量函數(shù)，函數(shù)值是一個(gè)受時(shí)間控制的階梯函數(shù)。新一代智能電表具備分時(shí)計(jì)量功能，分時(shí)計(jì)量計(jì)價(jià)函數(shù)建立在電表高精度，高可靠性的計(jì)量基礎(chǔ)上，通過(guò)編輯費(fèi)率建立邏輯函數(shù)，在邏輯運(yùn)算的基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)分時(shí)計(jì)量計(jì)價(jià)函數(shù)。 </p><p><b>　　6結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　充電樁IC卡

30、信息技術(shù)是一個(gè)綜合性的技術(shù)開(kāi)發(fā)，是機(jī)械、電子、自動(dòng)化、傳感技術(shù)等多個(gè)系統(tǒng)的整合平臺(tái)，是搭建在用戶(hù)和設(shè)備之間的信息紐帶。對(duì)電動(dòng)汽車(chē)充電樁IC卡信息技術(shù)的應(yīng)用探究是電動(dòng)汽車(chē)充電技術(shù)的重要環(huán)節(jié)之一。 </p><p>　　研究電動(dòng)汽車(chē)充電的分時(shí)計(jì)量計(jì)價(jià)結(jié)算，在未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)充電的可持續(xù)性發(fā)展上具有重要意義，也對(duì)大規(guī)模充電的電網(wǎng)用電負(fù)荷平衡具有重要意義，所以，有必要研究先進(jìn)、高效、可靠的電動(dòng)汽車(chē)充電樁IC卡信息技術(shù)。 &l