[發(fā)明專利]CAN總線和GPRS的電動汽車充電樁聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2013-12-16
• 公開（公告）號: CN103645717B
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發(fā)明（設計）人: 李瑞金
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及計算機網(wǎng)絡通信控制領域，具體涉及一種CAN總線和GPRS的電動汽車充電樁聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術

在全球能源危機和環(huán)境危機嚴重的大背景下，為緩解日益嚴重的能源危機和環(huán)境污染，汽車工業(yè)工業(yè)向著清潔、環(huán)保、節(jié)能方向發(fā)展，電動汽車作為一種發(fā)展前景廣闊的綠色交通工具，今后的普及速度會異常迅猛，未來的市場前景也是異常巨大的。發(fā)展節(jié)能與新能源汽車是降低汽車燃料消耗量，緩解燃油供求矛盾，減少尾氣排放，改善大氣環(huán)境，促進汽車產(chǎn)業(yè)技術進步和優(yōu)化升級的重要舉措。我國政府積極推進新能源汽車的應用與發(fā)展，新能源汽車主要包括純電動汽車、插電式混合動力汽車及燃料電池汽車，經(jīng)過近10年的研究開發(fā)和示范運行，基本具備產(chǎn)業(yè)化發(fā)展基礎，電池、電機、電子控制和系統(tǒng)集成等關鍵技術取得重大進步，純電動汽車和插電式混合動力汽車開始小規(guī)模投放市場，然而充電站作為發(fā)展電動汽車所必須的重要的配套基礎設施，建設有所緩慢，為適應電動汽車快速發(fā)展變化的要求，加快充電站的建設就顯得具有非常重要的社會效益和經(jīng)濟效益。按照國務院關于印發(fā)節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012―2020年）的通知，為落實國務院關于發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和加強節(jié)能減排工作的決策部署，加快培育和發(fā)展節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)，全國各地已經(jīng)開始大量建設交流充電樁，國家電網(wǎng)計劃在“十二五”期間建設充電樁22萬個，面對大量的充電樁，建立配套的監(jiān)控系統(tǒng)是保證充電系統(tǒng)安全高效運行的必要條件，從而能更有效的對某一區(qū)域的電動汽車充電情況進行監(jiān)測分析和評估。基于CAN總線和GPRS網(wǎng)絡的充電樁管理系統(tǒng)是解決大量交流充電樁而無法集中監(jiān)控問題的關鍵，而且對運行人員充分掌握電動汽車充電狀況以及后期的決策分析都具有重要的實際意義，從而進一步加快推廣新能源電動汽車發(fā)展與應用。

發(fā)明內(nèi)容

1）監(jiān)控系統(tǒng)硬件開發(fā)：監(jiān)控系統(tǒng)采用最先進的32位ARM Cotex－M3微控制器，性價比高，運行速度快，可提供調(diào)試特性以及支持更高級別的塊集成，操作頻率可達到100MHz，2條CAN通道和以太網(wǎng)MAC接口，方便系統(tǒng)硬件設計。其監(jiān)控系統(tǒng)硬件還包括讀卡、刷卡電路、計量計費電路、報警語音提示電路、液晶顯示電路、集中器CAN通信電路、電池管理系統(tǒng)CAN通信電路、充電回路、繼電器控制輸出電路、安全充電指示電路、電纜檢測電路、CAN轉(zhuǎn)RS232智能協(xié)議轉(zhuǎn)化器以及GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸單元。

2）監(jiān)控系統(tǒng)軟件開發(fā)：軟件系統(tǒng)開發(fā)內(nèi)容包括充電樁主程序設計、CAN通信設計、GPRS網(wǎng)絡通信設計、電表抄讀模塊、集中器通信模塊、BMS通信模塊、保護程序模塊、顯示模塊以及上位機軟件開發(fā)模塊。

3）監(jiān)控系統(tǒng)遠程網(wǎng)絡通信研究:遠程通信網(wǎng)絡的研究主要指充電站內(nèi)部的設備與監(jiān)控中心之間的通信，通過研究GPRS無線傳輸網(wǎng)絡將充電站內(nèi)部的視頻監(jiān)控，充電樁工作運行狀態(tài)、結(jié)算信息、生產(chǎn)調(diào)度等傳輸?shù)街骺刂行摹?/p>

4）監(jiān)控系統(tǒng)站內(nèi)網(wǎng)絡通信研究:站內(nèi)網(wǎng)絡通信研究主要指內(nèi)部充電樁采集到的信息與集中控制器之間以及與車載電池管理系統(tǒng)之間的近距離通信。站內(nèi)通信主要采用CAN總線通信。

5）監(jiān)控系統(tǒng)上位機設計:監(jiān)控系統(tǒng)上位機設計采用美國公司的LabVIEW虛擬儀器軟件開發(fā)系統(tǒng)，圖形化的編輯環(huán)境適用于信號處理和監(jiān)控系統(tǒng)。開發(fā)上位機監(jiān)控系統(tǒng)主要包括網(wǎng)絡軟件編程和界面設計，其主要實現(xiàn)功能為：一、實時監(jiān)控充電狀態(tài)，實時與監(jiān)控中心交換工作運行數(shù)據(jù)；二、提供良好的人機交互界面，有利于監(jiān)控中心人員能方便的查詢、掌握每個交流充電樁的狀況，并根據(jù)需要實現(xiàn)相應的控制操作。上位機設計中還包括充電機使用情況查詢、電池使用情況的查詢功能。

6）監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計:數(shù)據(jù)庫的設計是管理系統(tǒng)的關鍵所在，數(shù)據(jù)庫設計不合理將會增加系統(tǒng)開發(fā)難度，影響實際運行性能。監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設計包括以下幾部分：一、管理員信息表；二、充電機檔案表；三、電池檔案表；四、充電異常表；五、電池充電信息表；六、充電機報廢表；七、電池報廢表；八、充電機充電信息表.

附圖說明

圖1為CAN總線和GPRS的電動汽車充電樁聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)整體框架圖。

圖2為本發(fā)明充電樁硬件電路控制框架圖。

具體實施方式

電動汽車充電樁的控制電路主要由嵌入式ARM處理器完成，用戶可自助刷卡進行用戶鑒權、余額查詢、計費查詢等功能，也可提供語音輸出接口，實現(xiàn)語音交互。用戶可根據(jù)液晶顯示屏指示選擇4種充電模式：包括按時計費充電、按電量充電、自動充滿、按里程充電。