電動汽車充電樁ic卡信息技術(shù)的應(yīng)用探究

1、<p>　　電動汽車充電樁IC卡信息技術(shù)的應(yīng)用探究</p><p>　　摘要：為了適應(yīng)電動汽車日益增長的需要，有必要建設(shè)電動汽車充電樁解決用戶的充電需求。電動汽車充電樁IC卡信息技術(shù)的應(yīng)用探究將電動汽車充電方式、付費方式、信息存儲、數(shù)據(jù)管理、平衡用電負荷幾個方面進行統(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、研究方案等方面進行了探究。 </p

2、><p>　　關(guān)鍵詞：預(yù)約充電；階梯函數(shù)；費率切換；分時計量計價；經(jīng)濟性對比 </p><p>　　中圖分類號：F407.471 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號： </p><p>　　國家“十二·五”規(guī)劃明確提出，大力發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)，電動汽車作為重點扶持項目，已在北京奧運、上海世博會、廣州亞運上紛紛亮相，工信部將北京、上海、深圳、杭州等25個城市定為新能源汽車試點

3、城市，深圳、上海、杭州、合肥、長春等5個城市啟動私人購買新能源汽車補貼試點工作，補貼最高額度為6萬元。在政策與需求的雙重推動下，電動汽車頻頻亮相各大展會，巨大的市場要求我們電網(wǎng)公司務(wù)必要做好電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作。因此，有必要結(jié)合電網(wǎng)運行的特點，充分吸收國際先進理念，展開電動汽車充電樁IC卡信息技術(shù)的探究，以滿足日益增長的電動汽車充電需求和充電樁設(shè)施建設(shè)的矛盾。 </p><p>　　電動汽車充電樁IC卡信

4、息技術(shù)旨在解決電動汽車充電方式、付費方式、信息存儲、數(shù)據(jù)管理、平衡用電負荷幾個方面進行統(tǒng)一，尤其是在平衡用電負荷方面，采用分時計量計價函數(shù)，鼓勵消費者夜間充電，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、研究方案等方面進行了探究。 </p><p>　　1國內(nèi)外充電設(shè)施研究現(xiàn)狀 </p><p>　　1.1電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀 </p&

5、gt;<p>　　汽車作為現(xiàn)代社會化大工業(yè)的產(chǎn)物，為推動人類文明向前躍進做出了巨大的貢獻，給人類的生活帶來了舒適和便捷。根據(jù)聯(lián)合國的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，目前汽車的耗油量已占全部石油消耗的75%,同時也帶來了巨大的環(huán)境污染。 </p><p>　　要緩解這個日趨嚴重的問題，汽車工業(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和電動汽車。 </p><p>　　電動汽車

6、在環(huán)保、清潔、節(jié)能等方面占據(jù)明顯的優(yōu)勢，據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，電動汽車在能量利用率比燃油汽車高7.5個百分點，污染物排量僅為普通內(nèi)燃機車的2－8%，基本無污染物排放。電動汽車具有無(低)污染物排放、噪音低、能效高、維修及運行成本低等優(yōu)點，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國外電動汽車充電設(shè)施發(fā)展?fàn)顩r </p><p>　　目前，美國、日本、以色

7、列、法國、英國等國家都已開始建設(shè)各自的電動汽車充電設(shè)施，主要以充電樁為主。美國國土遼闊，且各州獨立性較強，在電動汽車及其充電設(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、停車場和政府大樓安裝充電樁，以方便電動汽車駕駛者隨時為汽車充電。該公司還將在上述地區(qū)興建電池更

8、換站，以方便長途駕車者隨時更換電池，項目計劃總投資達10億美元。此外，美國第一太陽能公司（SolarCity）在加州101高速公路上建造了5個充電站。每個充電站能夠提供240V、70A快速充電服務(wù)，能夠在3.5h內(nèi)為特斯拉純電動汽車充滿電。 </p><p>　　1.3國內(nèi)電動汽車充電設(shè)施發(fā)展?fàn)顩r </p><p>　　多年來，國家政策引導(dǎo)下，我國在電動汽車、充電電池、直流電機等領(lǐng)域取得了

9、突破性進展，國內(nèi)多家汽車公司，如比亞迪，萬向集團，上汽，奇瑞等均研發(fā)出電動汽車，并在奧運場館、多個城市的公交線路已經(jīng)投入運行。電動汽車研發(fā)技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，多家汽車公司已經(jīng)具備批量生產(chǎn)能力，多款電動汽車已經(jīng)上市。為推進我國節(jié)能環(huán)保汽車的技術(shù)進步，促進汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)升級，國務(wù)院頒布《汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整振興規(guī)劃細則》，“逐步實現(xiàn)國產(chǎn)電動汽車產(chǎn)銷規(guī)?！笨胺Q是對純電動車產(chǎn)業(yè)化的最大支持。在加速電動汽車充電站布局和建設(shè)中，國家電網(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，均在全國范圍內(nèi)開始為充電站樁建設(shè)獻力。 </p><p>　　2電動汽車充電樁IC卡信息技術(shù)的研究需求 </p><p>　　2.1用戶充電需求分析 </p><p>　　汽車充電不同加油，需要的時間廠，且環(huán)境多為無人值守。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)?；厥沼矌牛黾尤斯こ杀?，硬幣

11、留著無人值守的充電樁內(nèi)也不安全，另外，還不能找補，在電動汽車充電的應(yīng)用上不合適。插卡式充電，因長時間用戶不在現(xiàn)場，帶有金額的卡插在設(shè)備上，會增加不安全感。刷卡式充電，卡隨身攜帶，充點電后再次刷卡結(jié)賬，操作方便簡單，賬戶安全可靠，汽車充電樁更合適采用刷卡式充電模式。 </p><p>　　電動汽車為上班族提供了一個清潔、環(huán)保、便捷、節(jié)儉的交通工具，82.5%的上班族用車習(xí)慣是公司——家之間兩點往返，車輛停放時間長，

12、使用時間短，100公里續(xù)航里程足夠滿足用戶當(dāng)日使用，這個群體需要更可靠、更實惠、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，這個群體，除了滿足正常的充電需求外，還需要提供快速補充電能的解決方案。 </p><p><b>　　2.2解決辦法 </b></p><p>　　要求可靠、實惠、經(jīng)久耐用的用戶，需要交流慢充的充電方式，根據(jù)用戶的使

13、用習(xí)慣，可分為自動充電、按時間充電、按金額充電、預(yù)約充電四種模式。 </p><p>　　自動充電是一種最簡單快捷的充電方式，通過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候自動斷開充電電路，完成一次充電的過程。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誤數(shù)據(jù)對充電過程的干擾，有效杜絕過充電對電池造成的不可恢復(fù)的損害，有效保護電池，提高電

14、池的使用壽命。 </p><p>　　按時間充電模式，臨時補充電能的最佳方式，利用充電曲線達到穩(wěn)態(tài)前的快速爬坡狀態(tài)，對電池的電能進行及時的補充，是用戶在緊急補充電能狀態(tài)下的最佳解決方案。 </p><p>　　按金額充電模式，為用戶量身定制的充電功能，一些喜歡消費計劃的用戶可以使用此充電模式方便自己理財賬戶，讓用戶有一種VIP式服務(wù)的感受。 </p><p>　　預(yù)

15、約充電功能是針對平衡用電負荷開發(fā)的充電方式，啟用預(yù)約充電功能用戶車輛充電進入管理模式，系統(tǒng)會自動計算低電價切換時間，進入電價切換時候自動進行充電，為用戶節(jié)省了開支又協(xié)助電網(wǎng)完成削峰填谷的一種充電方式。 </p><p>　　需要快速補充電能的用戶，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)用戶需求的慢充進行討論。 </p><p>　　3電動汽車充電樁IC卡信息技術(shù)的研究目標(biāo)及經(jīng)濟

16、指標(biāo) </p><p><b>　　3.1研究目標(biāo) </b></p><p>　　通過開發(fā)電動汽車充電樁IC卡刷卡操作系統(tǒng)，實現(xiàn)電動汽車充電樁IC卡刷卡付費、電費計量等功能，以適應(yīng)電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的市場需求。 </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)，能對充電進行過程管理，有效控制意外造成的過充電對電池形成的不可恢復(fù)的損傷，提高充電質(zhì)量，全面保護電池，最大限度保證電池使用壽命； </p><p>　　3.1.2實現(xiàn)電動汽車在充電時，能夠按需完成自動充電、按時間充電、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，能夠利用峰谷電價差值，在夜間用谷值電價對電動汽車進行充電，

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

19、使用費用經(jīng)濟性對比（以傳統(tǒng)汽油車1.4L排量車輛計算） </p><p>　　注：汽車按年平均行駛里程27000公里計算 </p><p>　　從上表中可以看出，在汽車排量相等的情況下，使用電動汽車平均每年的費用在白天充電時比傳統(tǒng)汽油車省17280-4374＝12906元，在夜間充電時比傳統(tǒng)汽油車省17280-1749.6＝15530.4元，使用分時段計價、計費經(jīng)濟性非常突出。 </

20、p><p>　　4電動汽車充電樁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 </b></p><p>　　交流充電樁有三種充電方式，用戶刷卡輸入密碼正確即進入充電方式選擇界面。在此之前，如充電電纜松動或未插入，或者急停按鈕

21、按下，屏幕上方會動態(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：自動充電、預(yù)約充電、按金額充電及按時間充電。 </p><p>　　4.2.1自動充電 </p><p>　　進入充電界面后，界面顯示有啟用充電和取消兩個按鈕。選擇啟用充電，觸發(fā)充電開關(guān)開始充電。 </p><p>　　4.2.2預(yù)約充電 </p><p>　　使用

22、預(yù)約充電功能，如果在低電價時段則自動開始充電，如果在高電價時段，則進行等待切換費率時段再進行充電。 </p><p>　　4.2.3按金額充電 </p><p>　　選擇按金額充電，進入輸入金額界面，用戶可根據(jù)個人需求設(shè)定充電金額，啟用充電。 </p><p><b>　　按時間充電 </b></p><p>　　4.2

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

24、;　　5電動汽車充電樁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)準化 </b></p><p>　　產(chǎn)品設(shè)計采用的技術(shù)標(biāo)準文件： </p><p>　　接口采用GB/T20234.2-2011《電動汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置

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

26、p><p>　　5.1.2專題研究 </p><p>　　為確保項目的實施，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)主要涉及機電加工制造，通過上下游的產(chǎn)業(yè)鏈方式，形成專業(yè)的工序分工協(xié)作。充電樁體和表面的油漆涂裝是通過專業(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，產(chǎn)品的設(shè)計開發(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、時也減少應(yīng)設(shè)備的重復(fù)增加而導(dǎo)致的資源浪費。產(chǎn)業(yè)鏈的形成以及專業(yè)化加工能力的提高，形成資源節(jié)約型合作體系，有力于社會資源的有效利用。 </p><p><b>　　5.2研究重點 </b></p><p>　　項目研究的關(guān)鍵技術(shù)包括：過充過放保護系統(tǒng)、預(yù)約充電系統(tǒng)、分時計量計價函數(shù)、IC卡管理系統(tǒng)。 </p><p>　　過充過放保護系統(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誤數(shù)據(jù)對充電過程的干擾，有效杜絕過充電對電池造成的不可恢復(fù)的損害，有效保護電池，提高電池的使用壽命。 </p><p>　　預(yù)約充電系統(tǒng)。通過使用IC卡刷卡操作完成預(yù)約充電功能，能在費率較低的時段自動切換至充電模式。需要同步切換費率的時鐘與設(shè)備時鐘，需要使用電表的RS485通信，對電表信息進行讀取。 </p><

29、p>　　分時計量計價函數(shù)。設(shè)計一個費率運算邏輯，當(dāng)前電價是一個變量函數(shù)，函數(shù)值是一個受時間控制的階梯函數(shù)。新一代智能電表具備分時計量功能，分時計量計價函數(shù)建立在電表高精度，高可靠性的計量基礎(chǔ)上，通過編輯費率建立邏輯函數(shù)，在邏輯運算的基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)據(jù)庫存儲系統(tǒng)，實現(xiàn)分時計量計價函數(shù)。 </p><p><b>　　6結(jié)語 </b></p><p>　　充電樁IC卡

30、信息技術(shù)是一個綜合性的技術(shù)開發(fā)，是機械、電子、自動化、傳感技術(shù)等多個系統(tǒng)的整合平臺，是搭建在用戶和設(shè)備之間的信息紐帶。對電動汽車充電樁IC卡信息技術(shù)的應(yīng)用探究是電動汽車充電技術(shù)的重要環(huán)節(jié)之一。 </p><p>　　研究電動汽車充電的分時計量計價結(jié)算，在未來電動汽車充電的可持續(xù)性發(fā)展上具有重要意義，也對大規(guī)模充電的電網(wǎng)用電負荷平衡具有重要意義，所以，有必要研究先進、高效、可靠的電動汽車充電樁IC卡信息技術(shù)。 &l