(1. 北京科东电力控制系统有限责任公司 100192 ;2. 南瑞集团 100192;3. 国网咸宁供电公司 437100)
摘要：随着能源危机和环境危机的日益加剧，人们的环境保护意识越来越强，电动汽车因为具有良好的节能以及环保性能，收到了各国的高度重视。要想促进电动汽车的进一步发展，就必须加强充电基础设施的建设，而充电站是电动汽车进行集中充电的场所，因此为了保证充电的安全性，就必须研究充电桩的监控系统，从而有效的提高充电站的自动化水平以及管理效率。基于此，本文主要对城市电动汽车充电桩监控系统进行了详细分析。
关键词：电动汽车;充电站;监控系统
1功能概述
交流充电桩，主要是利用交流电作为电动汽车的充电电源，这种充电桩采用单相220V交流电，因此充电电流相对比较小。根据电动车的型号不同，有两种电流等级，分别是16A和32A。就现在市场的小型电动车的功率来看，充满电一般需要5-10h，电动汽车进行慢充的主要设备就是充电桩。为了降低充电成本，可以选择在夜晚低谷电价时进行充电，因此设计充电桩监控系统尤为必要。
2控制逻辑
交流充电桩的控制逻辑主要有：控制引导电路、连接确认、充电系统的停止以及充电过程的监控共同构成。
1）控制导引电路充电连接方式（见图2）所示的典型控制导引电路进行充电连接装置的连接确认及额定电流参数的判断。此电路由以下几个部分组成：接触器K1、K2，电阻R1、R2、R3、RC，供电控制装置、二极管D1、三个开关S1、S2、S3、车载充电机以及车辆控制装置，为了节约空间，可以将车辆控制装置集成在车载充电机中。在车辆插头上安装电阻RC。供电设备内部开关为S1，车辆内部开关为S2，当车辆接口和供电接口连接后，车载充电机进行自检，如果没有发现故障，就会进入充电状态，此时S2闭合。在此电路中，S3属于车辆插头的内部常闭开关，当插头上的下压按钮按下时，就会接触机械锁止功能，此时S3断开。
4）充电过程的监控
在车辆控制装置判断出充电连接装置完全连接上时，同时设置好最大允许充电电流后，车载充电机开始工作，对电动汽车开始充电。在充电过程中，为了监测充电过程，车辆控制装置会对检测点3和PE之间的电阻值进行监测，同时还会测量检测点2中的PWM的信号占空比，此外还会对检测点1的电压值进行监测。
5）充电系统的停止
当充电完成或者由于其他原因造成充电停止时，车辆的控制装置和充电桩会分别停止相关的控制功能。
3城市电动汽车充电桩监控系统
3.1监控功能设计
充电监控系统的主要功能有：对数据以及状态进行监测，对事件进行记录、查询，生成报表并打印，管理设备功能等。
数据以及状态监测：数据的监测主要包含有监测充电桩的输入以及输出参数；输入侧和输出侧的电压以及电流，交流侧的有功功率、无功功率、功率因数等，从外还有从BMS获取到的动力电池参数，而电池参数主要包含有电池的电压、电流、SOC值以及电池的温度等等；在状态监测方面，主要是对充电桩的运行状态进行监测，充电桩主要有4个状态，分别是充电、充满、故障以及待机状态，此外还要监测各种参数的越限报警以及故障事件记录功能。
数据和事件的记录查询：在此系统中，会实时的将监测到的各项数据存储在本地硬盘中，同时如果发现异常情况以及报警事件都会进行实时记录，人们可以利用监控系统的数据库对各种历史事件进行查询。
报表生成及打印:人们可以通过人机界面将监测到的数据以及事件通过报表的形式打印出来。
设备管理功能:系统会自动对设备的运行时间以及保护动作次数和充电事件全部记录下来，以便后期的设备维护。
3.2监控软件设计
由于充电站是电动汽车进行集中充电的地方，所以监控系统监测的数据种类繁多，而且数据量非常大，因此要想合理的利用这些数据，就必须有专用的数据管理系统才可以。充电数据主要有两大类，分别是充电桩的数据和动力电池的数据，充电桩的数据主要有输出输入三相交流电压、电流以及功率等，同时还有充电桩的能量转换效率。动力电池数据的获取主要是通过电动汽车的BMS获取，动力电池的参数主要有电池类型、规格以及充电模式、计时计费信息，此外监控中心还会从BMS出获取到电池的电压电流值，以及单体电压的最大最小值等。
设备运行数据:这部分功能主要是用于统计设备运行的各项数据，包括有设备的运行时间，出现故障的次数和累计停电时间等等，从而为以后的设备维护提供数据支持。
充电事件记录:系统会将详细的将充电站内设备给电动汽车充电的信息记录下来，这些信息有车辆的信息，充电模式以及充电的起止时间、充电电量和充电费用，以及充电桩的编号。并将这些信息编辑成指定的数据格式存储在数据库中，以便后来查询。
结束语
要想促进电动汽车的可持续发展，就必须完善充电站的建设，而在充电站内设立监控系统对于保证电动汽车的安全充电以及各项设备的安全有着重要作用，同时一个完善的监控系统还可以有效的提高充电效率以及充电管理水平，基于此，本文对充电站监控系统的进行了详细的研究，希望对相关工作人员所有启发。
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谷丰强（1982-）男，河南郑州，高级工程师，从事信息通信专业。
田东博（1983-），男，河北沧州，工程师，从事计算机科学与技术专业。
马静雅（1987-），女，天津人，工程师，从事电力系统通信专业管理工作。
王国栋（1989-），男，吉林省白城市人，工程师，从事计算机科学与技术专业。
蒋海明（1983-），男，湖北天门人，高级工程师，从事电力系统通信运行工作。
论文作者:谷丰强1,田东博1,马静雅2,王国栋1,蒋海明3
论文发表刊物:《电力设备》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/14
标签：电动汽车论文; 监控系统论文; 充电站论文; 数据论文; 车辆论文; 设备论文; 装置论文; 《电力设备》2017年第27期论文;