浅议电动汽车充电站监控系统的设计与实现

摘　要：介绍了当前电动汽车充电站建设的3种典型模式，在此基础之上设计了一种电动汽车充电站监控系统。该系统主要包括软件统一支撑平台、充电监控、配电监控、烟雾报警监视、电池维护监控、快速更换设备监控、数据交换和转发等功能。

关键词：电动汽车(EV)；充电站监控系统；统一支撑平台；充电机
　　一、引言
　　面对传统燃油汽车尾气排放造成的污染及其对石油资源的过度消耗所引发的环境与能源问题，电动汽车(electric vehicle，EV)以其良好的环保、节能特性，成为当今国际汽车发展的潮流和热点之一。目前世界上许多发达国家的政府、著名汽车厂商及相关行业科研机构都在致力于电动汽车技术的研究开发与推广应用。
　　二、EV的电能供给方式
　　目前，电动汽车电能供给方式主要有交流充电、直流充电和电池组快速更换3种典型方式。
　　1）交流充电方式。外部提供220 V或380 V交流电源给电动汽车车载充电机，由车载充电机给动力蓄电池充电。一般小型纯电动汽车、可外接充电式混合动力电动汽车(plug in hybrid electric vehicle，PHEV)多采用此种方式。车载充电机一般功率较小，充电时间长。
　　2）直流充电方式。地面充电机直接输出直流电能给车载动力蓄电池充电，电动汽车只需提供充电及相关通信接口。地面充电机一般功率大，输出电流、电压变化范围宽。有些地面充电机还具备快速充电功能。
　　3）电池组快速更换方式。电动汽车与充电机无直接联系，而是通过专用电池更换设备将车上少电的电池取下，换上充满电的电池，这个过程所需时间短。电池由地面充电机充满电，并放置在更换专用电池架上备取。
　　三、电动汽车充电站监控系统功能
　　1、系统建设的必要性
　　1）保证动力电池充电安全的需要。
　　目前纯电动汽车多使用锂离子蓄电池作为电能存储单元。锂离子电池对充电要求较高，充电过程控制不好会造成电池永久损坏，甚至引起电池爆炸。充电站监控系统的充电监控功能可以监测电池和充电机当前状态。采用智能充电机的充电保护措施可以有效保证动力蓄电池充电过程的安全。
　　2）提高充电站运行和管理水平的需要。
　　电动汽车充电站作为保障电动汽车正常使用的能源基础服务设施，因其构成设备数量多，用人工方式来管理这些设备很难实现，所以有必要利用先进的信息技术实现其运行和管理自动化，降低工作人员的劳动强度，提高充电站运行和管理水平。
　　2、系统监控对象
　　根据上述电动汽车充电站建设的3种模式，本文可确定电动汽车充电站监控系统的监控对象。
　　1）模式1的充电站。该系统主要监控对象是大量具备交流输出接口的充电桩和少量智能地面充电机，电动汽车进行部分信息交互，并将相关数据上送给上级集中监控系统。
　　2）模式2的充电站。该系统主要监控对象是大量的智能地面充电机和站内配电装置，需要采集电动汽车和电池包的充电过程数据，与上级集中监控系统进行信息交互。
　　3）模式3的充电站。其主要监控对象是充电机及其连接的电池包、应急充电机及其连接的电动汽车、站内配电设备、烟感装置、电池维护设备和快速更换设备等，并与上级集中监控系统进行信息交互。
　　四、电动汽车充电站监控系统的实现与应用
　　1．系统结构
　　参考当前充电监控系统与电力监控系统的技术实现路线．上海：清洁汽车技术创新发展论坛，2007．