安(ān)科瑞 劉邁(mài)

　　摘(zhāi)要：近(jìn)年來(lái)，電動汽車(chē)和(hé)插(chā)電(diàn)式電(diàn)動(dòng)汽車的(dí)銷(xiāo)量(liáng)穩(wěn)步增(zēng)長(cháng)，充電樁數(shù)量急劇增加(jiā),這(zhè)一(yī)現(xiàn)象可能會給(gěi)電網和(hé)當(dāng)地配(pèi)電電路和變壓器造(zào)成負擔(dān)，而且(qiě)可(kě)能(néng)會(huì)導(dǎo)致電力公司的成本增加(jiā)。文(wén)中(zhōng)介紹了智能電網(wǎng)係(xì)統的設(shè)計和實現邏輯(jí)，使(shǐ)電動汽車(chē)
，PEV與電(diàn)網之(zhī)間能夠(gòu)實現動態交互。這種智能和動(dòng)態的交(jiāo)互(hù)能夠(gòu)減輕(qīng)電(diàn)網負(fù)荷，從而減少(shǎo)成本，避免負(fù)載(zǎi)過(guò)大造成的損(sǔn)害。文中以開發算(suàn)法(fǎ)為(wéi)主，提出了(liǎo)完整(zhěng)的(dí)係(xì)統設(shè)計，該係統充電(diàn)速度(dù)快(kuài)
，效(xiào)率(shuài)高，可以(yǐ)成(chéng)功地用於(yú)減輕電(diàn)網的負(fù)擔(dān)。

　　關(guān)鍵詞(cí)：電動(dòng)汽(qì)車；電網平(píng)衡(héng)和(hé)優(yōu)化；智(zhì)能充電(diàn)；智能電(diàn)網

　　0引言

　　電動汽車是符合(hé)當前時代發展(zhǎn)需求的(dí)低碳(tàn)化(huà)交通(tōng)工(gōng)具(jù)，我(wǒ)國(guó)電動汽(qì)車(chē)和插電式電(diàn)動汽車(chē)數(shù)量不斷增加(jiā)，圖1為我(wǒ)國(guó)PEV銷售的(dí)當(dāng)前趨勢，這一趨(qū)勢(shì)預計將繼續(xù)增(zēng)加。

　　截至2020年(nián)6月底，全國各(gè)類充(chōng)電(diàn)樁保有(yǒu)量達(dá)132.2萬個(gè)，其中公共充電樁為(wéi)55.8萬(wàn)個。隨著(zhuó)充(chōng)電樁數(shù)量的增多(duō)，當地(dì)電(diàn)網(wǎng)負荷增加(jiā)會使(shǐ)社(shè)區居民的生活(huó)方(fāng)式受到影響。充電(diàn)樁(zhuāng)增加(jiā)還會(huì)增(zēng)加(jiā)功率損耗(hào)和(hé)電壓變(biàn)化(huà),並(bìng)縮短配電(diàn)電路和變(biàn)壓器的(dí)壽(shòu)命(mìng)。解(jiě)決這一問(wèn)題(tí)的有效辦法(fǎ)就是(shì)智能充(chōng)電。

　　目前,國內(nèi)外(wài)學者(zhě)對(duì)PEV做了大量(liáng)的研究(jiū)。主(zhǔ)基(jī)金(jīn)項目(mù)：國家自然科(kē)學(xué)基金(jīn)資(zī)助(zhù)項(xiàng)目(mù)要(yào)通(tōng)過(guò)路(lù)由技(jì)術和(hé)新型動力係(xì)統(tǒng)管理技(jì)術(shù)來優(yōu)化PEV的(dí)能(néng)耗。但對智(zhì)能充(chōng)電(diàn)的研(yán)究不多(duō),僅有理(lǐ)論上(shàng)的一(yī)些(xiē)研(yán)究。從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度(dù)研究了智能充(chōng)電(diàn)的實施。提出(chū)了智能(néng)充電算法(fǎ)，根據(jù)估(gū)計的變壓(yā)器溫度管理PEV充電。研究表明,與(yǔ)交流1級（110V)相比,交(jiāo)流(liú)2級(240V)充電導(dǎo)致(zhì)的老化(huà)更為(wéi)嚴(yán)重。

　　還(huán)有一(yī)些文獻(xiàn)對V2G技術(shù)進(jìn)行了(liǎo)相(xiāng)關(guān)研究。從理(lǐ)論角度研究了(liǎo)V2G,研究表(biǎo)明,實(shí)施V2G將使(shǐ)充(chōng)電成本(běn)降低,並使PHEV用戶的(dí)利潤(rùn)提高。文獻[18]提出了(liǎo)一種(zhǒng)基於模糊(hū)的V2G係(xì)統(tǒng)計費策略。然而,實施V2G係統需(xū)要很(hěn)多相應設(shè)備,比(bǐ)如(rú)安裝智能電表(biǎo)
，與V2G兼容(róng)的電動(dòng)汽車供(gōng)電(diàn)設(shè)備和(hé)車(chē)輛側(cè)的DC-AC轉換器等。

圖(tú)1中(zhōng)國純電動(dòng)汽(qì)車(chē)產銷量及增速

　　由(yóu)此(cǐ)可以(yǐ)看(kàn)出(chū)，傳統(tǒng)電網(wǎng)是(shì)一(yī)個(gè)剛性係統(tǒng),電(diàn)源的(dí)接人與退出(chū)
，電能(néng)量(liáng)的(dí)傳輸(shū)等都缺(quē)乏(fá)彈性，電(diàn)動(dòng)汽車充電對傳統(tǒng)電網(wǎng)的影響較大(dà)，難以實現(xiàn)規模化(huà)。因(yīn)此(cǐ)，本文(wén)介紹了智能電網(wǎng)框(kuàng)架下智(zhì)能(néng)充電(diàn)係統的設計與(yǔ)實(shí)現(xiàn)。使(shǐ)電(diàn)動汽(qì)車(chē)
，PEV與電(diàn)網之間能夠實(shí)現動態(tài)交互(hù)。從而減少成本，避免負載(zǎi)過大(dà)造成的(dí)損害。本文(wén)以開發算(suàn)法為主(zhǔ)，提(tí)出(chū)了完(wán)整的(dí)係(xì)統設計，該(gāi)係(xì)統充(chōng)電速度(dù)快
，效率(shuài)高，可(kě)以成功(gōng)地(dì)於減輕(qīng)電(diàn)網的負擔。

　　1智(zhì)能(néng)充電

　　實現電(diàn)網(wǎng)與PEV之間(jiān)的智(zhì)能係統(tǒng)交(jiāo)互(hù)是(shì)解決(jué)電力需求突然(rán)飆(biāo)升可行(háng)
，便宜(yí)的解(jiě)決(jué)方(fāng)案(àn)。智(zhì)能充電主要體現(xiàn)在充電係(xì)統能(néng)夠(gòu)根(gēn)據(jù)未來電(diàn)網(wǎng)電價(jià)和(hé)可(kě)用(yòng)負(fù)載(zǎi)實時調整充電方案，使(shǐ)用戶花費少(shǎo)，對電網的影響(xiǎng)小(xiǎo)。本(běn)文介紹(shào)的OC顯示了係統的總(zǒng)體結構和工(gōng)藝(yì)設(shè)計(jì)。該過程(chéng)如(rú)下：人們下午5時(shí)－6時(shí)左右(yòu)下班(bān)回(huí)家。這一(yī)時間通常是電網(wǎng)需求的高峰時(shí)段。圖(tú)2示(shì)出了(liǎo)夏(xià)季(jì)一(yī)天的典型家(jiā)庭(tíng)負荷(hé)。

圖(tú)2　夏季一(yī)天的(dí)典型(xíng)家庭(tíng)負荷(hé)

　　當人們下班(bān)回到(dào)家時，通常把PEV接人電網。如果同一個小區內(nèi)有很多(duō)的(dí)用戶在同一時間(jiān)段內將(jiāng)其(qí)PEV接(jiē)入電網，這將給(gěi)電(diàn)網帶來巨大的(dí)負(fù)荷。該(gāi)負荷可能(néng)超過本地(dì)變壓(yā)器和/或電(diàn)力(lì)公司所能(néng)處 理的負(fù)荷(hé)。這(zhè)些(xiē)額(é)外的(dí)負載(zǎi)可(kě)能(néng)會(huì)導致停電，因為(wéi)配電電(diàn)路(lù)可能過載，或(huò)者本地(dì)變(biàn)壓器將過(guò)載(zǎi)並發生 故(gù)障。智(zhì)能(néng)充電將(jiāng)通(tōng)過(guò)允(yǔn)許PEV與(yǔ)實用程序(xù)通信(xìn)來(lái)解(jiě)決此問題(tí)。智能充電(diàn)主(zhǔ)要包(bāo)含(hán)以下兩(liǎng)個接口：客戶與(yǔ)PEV的(dí)接(jiē)口(kǒu)和PEV與(yǔ)電網的(dí)接口。

　　1.1客戶(hù)與PEV的(dí)接(jiē)口

　　客戶(hù)與(yǔ)PEV的接口(kǒu)主要(yào)是在一(yī)天中(zhōng)的(dí)任(rèn)何時(shí)間將PEV接人電網(wǎng)。在沒有(yǒu)任(rèn)何智能充(chōng)電(diàn)實(shí)施的情(qíng)況(kuàng)下(xià),PEV應以車載充(chōng)電器(qì)模(mó)塊(kuài)可以(yǐ)處理的(dí)任(rèn)何額定功率或(huò)車載(zǎi)控(kòng)製器的速(sù)率開始充(chōng)電(diàn)。實施(shī)智能充電後(hòu),PEV不(bù)會(huì)立(lì)即(jí)開始充電。車輛插上電源後，客(kè)戶(hù)將(jiāng)選(xuǎn)擇目標(biāo)充(chōng)電(diàn)狀(zhuàng)態以(yǐ)及未(wèi)來(lái)24小時內(nèi)充(chōng)電(diàn)事(shì)件的開(kāi)始/結(jié)束時(shí)間。然後(hòu)係(xì)統(tǒng)計算出(chū)快
，便宜和優化的(dí)充電方式(shì)以供(gōng)客戶(hù)選擇。

　　快的(dí)充電(diàn)方式是(shì)車(chē)輛將立即開(kāi)始(shǐ)充電，並(bìng)在(zài)全功率(shuài)，而(ér)不考慮(lǜ)電力成(chéng)本(běn)或公用事(shì)業負荷。便宜(yí)的充電方式會讓客戶選擇在盡(jìn)可能(néng)低的(dí)成本時(shí)間(jiān)內收(shōu)費。這(zhè)意味著(zhuó)充電(diàn)可能(néng)不(bù)會(huì)立即啟動，而是可能在(zài)電(diàn)價較(jiào)低(dī)的時候(hòu)啟(qǐ)動。優化的充電方(fāng)式是通(tōng)過與電網通(tōng)信(xìn)來(lái)優化充(chōng)電，以提(tí)供(gōng)便(biàn)宜(yí)的充電(diàn)時(shí)間，同時受(shòu)電力公司(sī)提(tí)供的車(chē)輛總允(yǔn)許(xǔ)功耗的限製。這一(yī)選項還(huán)意味著，考(kǎo)慮到電(diàn)力成本(běn)和電力公司(sī)設(shè)定的電力上(shàng)限(xiàn)，充電可能不會立即開(kāi)始，而是(shì)在不同(tóng)的(dí)時間開始。

　　1.2PEV與電(diàn)網(wǎng)的接(jiē)口

　　PEV與電網的(dí)接(jiē)口允許(xǔ)電網發送的數(shù)據用(yòng)於(yú)計算信息，然(rán)後PEV才(cái)能(néng)將其傳輸回(huí)網頁(yè)。電力公(gōng)司(sī)向車輛(liàng)發(fā)送(sòng)數據，隻(zhī)要車輛(liàng)接通電(diàn)源，這些數據就會(huì)被發送出去(qù)。此數(shù)據包括(kuò)兩個數組。一個(gè)數(shù)組(zǔ)表(biǎo)示(shì)未(wèi)來24小時的(dí)電價(jià)，另一個數(shù)組表(biǎo)示需求響(xiǎng)應負載(zǎi)控製(zhì),即(jí)車輛在(zài)未(wèi)來24小時(shí)內(nèi)允許(xǔ)消耗(hào)的負載(zǎi)百(bǎi)分比(bǐ)。本文所開發的(dí)係(xì)統，陣列的總長(cháng)度(dù)選為96個(gè)元素(sù)。數據涵蓋了(liǎo)接(jiē)下來24小(xiǎo)時內(nèi)所有15分鐘(zhōng)的時間間(jiān)隔。每小時有(yǒu)四(sì)個(gè)15分鐘(zhōng)的間隔（4×24=96）。圖3和(hé)4顯示了(liǎo)電網可能(néng)發送的樣本數據(jù)，分別(bié)表示價格和DRLC。

圖(tú)3車(chē)輛(liàng)從電網接(jiē)收的(dí)價格數(shù)據(jù)樣本

圖(tú)4車(chē)輛(liàng)從電網(wǎng)接(jiē)收(shōu)的DRLC數據樣(yàng)本

　　2係(xì)統(tǒng)硬(yìng)件設(shè)計

　　在第1節(jié)中,我們描(miáo)述了整(zhěng)個(gè)智能充(chōng)電係統。本節(jié)將詳細(xì)描述該係統(tǒng)的(dí)具體(tǐ)實現。圖5顯示了係(xì)統的(dí)組成。PEV框表示車(chē)輛(liàng)和(hé)車(chē)載(zǎi)模(mó)塊(kuài)。OBCM是車載充電模式，它控製充電和電(diàn)池(chí)內(nèi)部允許的電(diàn)量(liáng)。混合(hé)控(kòng)製處(chǔ)理器(qì)是PEV的(dí)主控(kòng)製器(qì)。數(shù)據(jù)記(jì)錄管(guǎn)理是(shì)車輛(liàng)和雲之(zhī)間(jiān)的接(jiē)口(kǒu)模塊。有兩個多協議(yì)路(lù)由(yóu)器。一個(gè)放(fàng)在車(chē)上(shàng)，叫(jiào)做(zuò)PEVMPR，另(lìng)一(yī)個(gè)放在(zài)EVSE上，叫做EVSEMPR。MPR的(dí)任(rèn)務是在車(chē)輛(liàng)和電動車(chē)輛供電設備之(zhī)間(jiān)提(tí)供充分的(dí)握(wò)手(shǒu)。應用(yòng)層網關是(shì)將(jiāng)ZigBee信(xìn)號轉(zhuǎn)換(huàn)為Wi-Fi的模塊。智(zhì)能電(diàn)表可以提供(gōng)成(chéng)本和(hé)DRLC數(shù)據，由電(diàn)力(lì)公司(sī)提(tí)供。電力(lì)綫(xiàn)載波(bō)是車(chē)輛(liàng)和(hé)電(diàn)動車輛(liàng)供電(diàn)設備之(zhī)間(jiān)使用的通信(xìn)協(xié)議。控製(zhì)器(qì)局域網是(shì)大(dà)多數(shù)汽車(chē)模(mó)塊(kuài)之(zhī)間使用的通(tōng)用通信協議。

圖(tú)5智能充(chōng)電係統的組(zǔ)成

　　當連接器連(lián)接到(dào)PEV時,OBCM識(shí)別並將(jiāng)其與HCP模塊通信。通(tōng)常情況下,充(chōng)電應啟(qǐ)動(dòng)，電(diàn)源(yuán)將(jiāng)開始從(cóng)電網(wǎng)轉移(yí)到(dào)高壓電(diàn)池。在智能充(chōng)電的(dí)情況(kuàng)下，智能電(diàn)表(biǎo)將通(tōng)過ZigBee鏈路(lù)向(xiàng)ALG模(mó)塊(kuài)傳輸(shū)下一(yī)個24小時數據(jù)的所(suǒ)有價格和DRLC信(xìn)息(xī),如圖3
，圖4所示(shì)。ALG模(mó)塊然(rán)後通(tōng)過家庭(tíng)/辦公室WiFi將此信(xìn)息(xī)傳輸到EVSEMPR。然後,EVSEMPR使(shǐ)用PLC將(jiāng)相同(tóng)的信息傳(chuán)輸到(dào)車輛MPR。車(chē)輛MPR(PEVMPR)接(jiē)收此信息，然後(hòu)通過CAN將其傳送給(gěi)車輛。一旦車輛(liàng)接收到(dào)此(cǐ)信息(xī)，它就(jiù)斷定(dìng)連接(jiē)器已(yǐ)連(lián)接(jiē)到(dào)智(zhì)能(néng)電網(wǎng)係統，並啟動相應的計(jì)算，然後通過(guò)CAN將(jiāng)結(jié)果(guǒ)傳送到DRM模塊(kuài)。然(rán)後，DRM模塊(kuài)通(tōng)過(guò)互聯(lián)網將此(cǐ)信(xìn)息(xī)發送到駕(jià)駛(shǐ)員/客(kè)戶(hù)可以(yǐ)訪問並與PEV通信的(dí)網(wǎng)頁。DRM模塊裝有(yǒu)一(yī)張允許進行此通(tōng)信(xìn)的手(shǒu)機SIM卡。DRM充(chōng)當客戶和(hé)PEV之間的(dí)信使。客戶選擇目(mù)標(biāo)PEV的SOC
，開始(shǐ)
，結(jié)束(shù)日期(qī)和時(shí)間(jiān)，然(rán)後(hòu)將此(cǐ)信息(xī)發送(sòng)到車輛(liàng)。網頁服務(wù)器將(jiāng)此信(xìn)息傳遞(dì)給DRM。然後,DRM將此(cǐ)信(xìn)息(xī)傳送給車輛(liàng)。車輛現在擁有(yǒu)計(jì)算結(jié)果所需(xū)的(dí)所有信息(xī)。結果包(bāo)括充電(diàn)成本
，開始(shǐ)和(hé)結束時間(jiān)以及快(kuài)
，便宜(yí)和優化(huà)選項的(dí)結束(shù)SOC。這些結果隨後(hòu)通(tōng)過DRM發送(sòng)回客(kè)戶(hù)。然後客戶(hù)選(xuǎn)擇任一(yī)選項並(bìng)將(jiāng)結(jié)果發(fā)送(sòng)到(dào)車輛。然(rán)後，車輛(liàng)將遵循(xún)命(mìng)令(líng)選(xuǎn)項，該選(xuǎn)項(xiàng)可(kě)能(néng)包(bāo)括繼(jì)續為(wéi)車(chē)輛(liàng)充電(diàn)或(huò)停止充(chōng)電(diàn)並在(zài)客戶(hù)選擇(zé)的其(qí)他(tā)時(shí)間充電(diàn)。

　　3 電動(dòng)汽(qì)車(chē)智能充(chōng)電係(xì)統架構(gòu)

　　基於以上(shàng)深(shēn)度的分(fēn)析，解決(jué)車聯(lián)網充(chōng)電(diàn)服(fú)務問(wèn)題的(dí)根本要從兩(liǎng)個(gè)方(fāng)麵(miàn)入(rù)手：一(yī)是加強車(chē)聯網(wǎng)能(néng)源供應(yīng)與充(chōng)電需求的匹(pǐ)配(pèi)度；二是(shì)增加充(chōng)電(diàn)樁(zhuāng)自(zì)檢(jiǎn)測(cè)能力(lì)，並能通過(guò)程(chéng)序自(zì)優(yōu)化方法對充(chōng)電樁(zhuāng)進(jìn)行(háng)升級。本(běn)文針對(duì)兩個主要需(xū)求(qiú)采(cǎi)用邊緣雲模(mó)塊的方式，不同的雲功(gōng)能(néng)設計不(bù)同(tóng)的(dí)模塊，還(huán)能借(jiè)助雲(yún)特(tè)性實現(xiàn)雲模塊間的(dí)數據(jù)耦合與(yǔ)擴(kuò)展(zhǎn)。通(tōng)過(guò)功能(néng)雲數據與(yǔ)能源(yuán)管理係統內(nèi)其(qí)他(tā)設備相互(hù)聯係，可支(zhī)撐(chēng)整個充電(diàn)過(guò)程(chéng)服(fú)務(wù)的(dí)實現(xiàn)。整體架構如(rú)圖(tú)6所(suǒ)示。

圖(tú)6 基於(yú)雲平台(tái)數(shù)據管(guǎn)理(lǐ)架構

　　車聯(lián)網(wǎng)對(duì)於封(fēng)閉式(shì)的電網(wǎng)而言，屬(shǔ)於信(xìn)息外網，因此(cǐ)架(jià)構(gòu)從(cóng)縱向來(lái)看劃(huá)分(fēn)為信息內網(wǎng)與信(xìn)息外網(wǎng)兩部分。信(xìn)息內網(wǎng)側重於能源側，包括配(pèi)電網(wǎng)發電(diàn)-充電樁(zhuāng)供電-供(gōng)電(diàn)交易(yì)計量(liáng)，其(qí)過程(chéng)具體(tǐ)可描(miáo)述(shù)為智能(néng)配(pèi)電網將(jiāng)傳統電網或分(fēn)布式新能(néng)源等(děng)不同形(xíng)式(shì)能(néng)源(yuán)通過10kV電纜通(tōng)道(dào)傳輸到(dào)能源路由(yóu)器(qì)，由能(néng)源(yuán)路(lù)由(yóu)器(qì)根(gēn)據(jù)用戶需(xū)求將(jiāng)能(néng)源分配給的(dí)汽車(chē)充電，並將充(chōng)電結果(guǒ)反(fǎn)饋(kuì)到交(jiāo)易中心(xīn)進(jìn)行記錄，完成(chéng)收(shōu)費(fèi)過(guò)程。信息(xī)外(wài)網側(cè)重於充電服(fú)務(wù)，主要由(yóu)用戶電(diàn)動(dòng)汽車(chē)
，用戶信(xìn)息(xī)交互(hù)APP及車(chē)聯網組成(chéng)，其過程具(jù)體可(kě)描述(shù)為當(dāng)車輛需要充電(diàn)時，利用APP軟(ruǎn)件(jiàn)將(jiāng)需求(qiú)發(fā)送(sòng)到(dào)車(chē)聯網，車聯網根據係統(tǒng)內充電樁圈的空閒(xián)情況及設備狀(zhuàng)態(tài)情況，合(hé)理推(tuī)送充電(diàn)方案，完(wán)成(chéng)充電(diàn)過程。

　　基(jī)於邊緣(yuán)雲平(píng)台的(dí)車聯(lián)網服務(wù)架構(gòu)與(yǔ)傳統(tǒng)架(jià)構(gòu)的不同之(zhī)處在(zài)於，部(bù)分(fēn)原(yuán)由(yóu)能源(yuán)交易管(guǎn)理(lǐ)係(xì)統執行(háng)的(dí)功(gōng)能下(xià)放到(dào)車(chē)聯網(wǎng)內(nèi)。BMS（Battery ManagementSystem）是動(dòng)力電池管理(lǐ)係統的(dí)約束，掌(zhǎng)握(wò)電(diàn)池的(dí)狀(zhuàng)態，保(bǎo)證充(chōng)放(fàng)電過程的安全，功能模塊(kuài)集成(chéng)在車(chē)聯網平台中(zhōng)；能源(yuán)管(guǎn)理係統(tǒng)對每個充電樁(zhuāng)運行狀(zhuàng)態(tài)數據通過數(shù)據(jù)邏(luó)輯形式發送到車(chē)聯(lián)網(wǎng)雲端，進(jìn)行鏡(jìng)像存儲，車聯網(wǎng)中的控製(zhì)雲能更(gēng)充分結(jié)合用戶用能行(háng)為習(xí)慣，將用戶(hù)群體需求圈中(zhōng)的所有充電(diàn)樁供能(néng)

　　狀(zhuàng)態集(jí)中建(jiàn)模，綜(zōng)合參(cān)考(kǎo)用戶等(děng)待時(shí)間(jiān)
，充電樁(zhuāng)群綜(zōng)合供能(néng)效率(shuài)
，車(chē)輛(liàng)服務(wù)移(yí)動綜合(hé)距(jù)離(lí)等評(píng)價參量(liáng)，保證分配方(fāng)案(àn)的合理(lǐ)化(huà)。將控製權(quán)下(xià)放(fàng)到(dào)車(chē)聯網係(xì)統(tǒng)中(zhōng)，1.它屬於分布式管(guǎn)理方(fāng)式，采(cǎi)用邊(biān)緣(yuán)雲(yún)處(chǔ)理的(dí)方(fāng)法，能(néng)夠更快(kuài)地出(chū)具分配方(fāng)案，相比能源管(guǎn)理係(xì)統(tǒng)集中式處理方式，效(xiào)率和(hé)準確率均會有所(suǒ)提升(shēng)，也(yě)能降(jiàng)低集(jí)中數據(jù)管理(lǐ)的負擔；2.它與(yǔ)用(yòng)戶(hù)直接接(jiē)觸(chù)，可(kě)以(yǐ)較(jiào)靈活(huó)地(dì)根(gēn)據(jù)用(yòng)戶充(chōng)電(diàn)習慣的改變(biàn)而(ér)優化(huà)能源分配(pèi)模(mó)型，實(shí)時(shí)更新雲數據庫空(kōng)間(jiān)內(nèi)容，以更(gēng)多數(shù)據服(fú)務形式滿足用戶服(fú)務的要求(qiú)。

　　其次基於邊(biān)緣雲平(píng)台(tái)增(zēng)加(jiā)的(dí)檢測雲(yún)模(mó)塊，通(tōng)過在(zài)係(xì)統主(zhǔ)站(zhàn)部(bù)署一套智(zhì)能(néng)化(huà)檢(jiǎn)測裝置(zhì)，提(tí)前(qián)將(jiāng)常(cháng)規(guī)性充電樁運(yùn)行狀態(tài)檢(jiǎn)測方案轉(zhuǎn)換成軟件(jiàn)編(biān)碼形式，周期(qī)性地下發(fā)自檢模式控製指(zhǐ)令(líng)，充(chōng)電(diàn)樁(zhuāng)會自(zì)動(dòng)啟(qǐ)動(dòng)自檢功能，完(wán)成(chéng)綫纜(lǎn)連接
，電(diàn)流(liú)額(é)定(dìng)功(gōng)率(shuài)
，通信(xìn)故障等(děng)係列(liè)檢(jiǎn)測程序，終形(xíng)成(chéng)自(zì)檢報(bào)告，對(duì)於有問題(tí)節(jié)點會將警示消息傳輸(shū)到車聯網，車(chē)聯網(wǎng)會根(gēn)據(jù)充(chōng)電(diàn)樁狀態(tài)實(shí)時調(tiáo)整(zhěng)分(fēn)配方案，並(bìng)下發(fā)檢(jiǎn)修(xiū)信息到能(néng)源管理平台，報送(sòng)電網進行(háng)檢(jiǎn)修。檢(jiǎn)測雲從(cóng)設備自身狀態出發(fā)提升了設備(bèi)使(shǐ)用(yòng)壽(shòu)命(mìng)，也(yě)變(biàn)相緩解(jiě)了充電(diàn)樁(zhuāng)使(shǐ)用的(dí)壓(yā)力。

　　4 基於(yú)邊緣(yuán)計算(suàn)的有序(xù)充電(diàn)算法實現

　　車(chē)聯(lián)網有序充電服務過程以用戶側需(xū)求為(wéi)主，按(àn)照先預測用(yòng)戶充電需求趨勢(shì)來提前部(bù)署充(chōng)電樁(zhuāng)分配方案(àn)。如(rú)果(guǒ)采用(yòng)傳(chuán)統的需求與充電樁(zhuāng)實時匹(pǐ)配方案(àn)，經常出(chū)現(xiàn)充電樁(zhuāng)無空閒(xián)的狀態，因此要對(duì)需求提前(qián)預測，才(cái)能盡(jìn)量(liáng)保障(zhàng)能源的(dí)供應(yīng)。有序充電(diàn)流程如(rú)圖(tú)7所示(shì)。

圖7 有序(xù)充(chōng)電流程(chéng)

　　電(diàn)動(dòng)汽車用(yòng)戶接收(shōu)到的(dí)信息可能包(bāo)括(kuò)電價信息
，獎勵(lì)和懲罰信(xìn)息
，充放電功率限製
，充(chōng)放電時間(jiān)限製(zhì)等。這(zhè)些信息(xī)可能來自於(yú)不同(tóng)的主(zhǔ)體(tǐ)，電動(dòng)汽車用戶根(gēn)據這(zhè)些信息(xī)結合自(zì)身的行駛需求(qiú)，對(duì)各(gè)種信息做出(chū)選擇(zé)和響應(yīng)決策。同一(yī)充電(diàn)設施(shī)可能(néng)被多個用戶使用(yòng)，電動汽車用(yòng)戶並不是直(zhí)接的電力(lì)用(yòng)戶(hù)。在(zài)這些(xiē)公共停(tíng)車位上，包含(hán)了(liǎo)長時(shí)間(jiān)充電或快速充電(diàn)的需求，可具(jù)備功率較(jiào)大的(dí)交流充電(diàn)或者直流充電(diàn)設施(shī)。這(zhè)些充電設施(shī)應(yīng)具(jù)備(bèi)用戶識別和充電費(fèi)用結(jié)算功(gōng)能。多(duō)輛(liàng)電(diàn)動汽(qì)車(chē)充(chōng)放電(diàn)協調控(kòng)製的目標(biāo)包(bāo)括：1.執行(háng)上級(jí)控製(zhì)命令；2.滿(mǎn)足各電動汽車(chē)用戶(hù)的充(chōng)電需求。在控(kòng)製過(guò)程中(zhōng)，電動汽(qì)車(chē)接(jiē)入
，退出，各(gè)控(kòng)製(zhì)對(duì)象(xiàng)的狀(zhuàng)態(tài)在(zài)不(bù)斷地變化。協(xié)調控(kòng)製策略(lüè)應實(shí)時
，動態地進(jìn)行(háng)調整，可見控製策略(lüè)是有序充(chōng)電規則製(zhì)定(dìng)的核心(xīn)。本文(wén)采用(yòng)基於密(mì)度(dù)聚類(lèi)的方(fāng)式對(duì)用戶(hù)充(chōng)電行為數據進(jìn)行(háng)分(fēn)析，具體(tǐ)測(cè)算(suàn)過程(chéng)如(rú)下：

　　（1）構建(jiàn)一個三維(wéi)的(dí)信(xìn)息采集坐(zuò)標，橫(héng)坐標(biāo)為用戶(hù)需(xū)要(yào)充電時間(jiān)，縱(zòng)坐(zuò)標(biāo)為(wéi)充(chōng)電(diàn)電(diàn)量，空(kōng)間(jiān)坐(zuò)標為發出充(chōng)電需(xū)求(qiú)時(shí)車(chē)輛所在位置(zhì)。

　　（2）對數(shù)據進行(háng)實(shí)時(shí)采集，選擇不同(tóng)時(shí)間(jiān)段的充電行(háng)為(wéi)進(jìn)行采(cǎi)集，在三(sān)維坐標(biāo)軸(zhóu)上記錄(lù)下(xià)多(duō)方麵信息，在(zài)坐標(biāo)軸上標識出的一個點表示(shì)一(yī)個(gè)車輛(liàng)在(zài)某個空(kōng)間(jiān)位置需(xū)要充電的電量信(xìn)息，終在(zài)坐(zuò)標軸上形(xíng)成多個(gè)標(biāo)識位置不同(tóng)的節(jié)點(diǎn)。

　　（3）將(jiāng)n個訓(xùn)練(liàn)節點(diǎn)均標識(shí)在坐標(biāo)軸上，從圖(tú)麵上(shàng)初(chū)步確定了核(hé)心(xīn)節點k，以(yǐ)這(zhè)k個核心(xīn)節點(diǎn)為起(qǐ)點，設定(dìng)距離門限值δ，分(fēn)別計算(suàn)k個核(hé)心節(jié)點周圍節點的距(jù)離(lí)，計(jì)算(suàn)條件如(rú)下(xià)：

　　通過計(jì)算，可(kě)以形(xíng)成(chéng)k個不(bù)同範(fàn)圍(wéi)密度圈。

　　計(jì)算(suàn)遺漏(lòu)節點(diǎn)t，將(jiāng)每(měi)個(gè)遺漏(lòu)點(diǎn)再(zài)分別與(yǔ)k個密度圈的(dí)節點計算距(jù)離(lí)，選(xuǎn)擇(zé)小(xiǎo)的距離(lí)值(zhí)，然(rán)後(hòu)納入到(dào)此密度(dù)圈中；依次計算，直到遺漏節點(diǎn)劃分完畢(bì)，記錄(lù)t個節點距(jù)離值(zhí)L，並備注為特殊節(jié)點。具(jù)體映(yìng)射模型如(rú)圖8所示(shì)。

圖(tú)8基於(yú)密度(dù)計算的(dí)需求-能(néng)源映射(shè)模(mó)型(xíng)

　　至此(cǐ)，完(wán)成(chéng)用戶充電行為的(dí)坐(zuò)標描(miáo)述，用(yòng)能行為(wéi)直觀地(dì)表(biǎo)示成不同(tóng)的(dí)能量密(mì)度圈(quān)，機(jī)器可(kě)以(yǐ)容易計(jì)算(suàn)出(chū)每(měi)個密度圈(quān)中表(biǎo)示(shì)的(dí)充(chōng)電(diàn)總(zǒng)量(liáng)
，車輛數量
，聚(jù)集(jí)時間段和(hé)充(chōng)電區(qū)域，從(cóng)而(ér)可(kě)以大(dà)致(zhì)描繪(huì)出(chū)詳細的(dí)充電(diàn)行為曲(qū)綫(xiàn)圖(tú)。依(yī)照此行為(wéi)曲綫圖中(zhōng)位置及(jí)電量參量，將充(chōng)電樁群進行(háng)密度劃(huá)分(fēn)，同(tóng)樣形成不(bù)同的(dí)密度(dù)集(jí)，將兩(liǎng)個密(mì)度集進(jìn)行(háng)比(bǐ)對(duì)，構(gòu)建(jiàn)兩個參量的密度圈(quān)一對一(yī)
，一(yī)對多的(dí)映射(shè)關係。

　　（1）充電(diàn)樁(zhuāng)聚集(jí)密(mì)度(dù)太(tài)零(líng)散(sàn)，用(yòng)戶需求(qiú)側一(yī)個密(mì)度圈會對應(yīng)多(duō)個(gè)能(néng)量側密度(dù)圈。

　　（2）用(yòng)戶用能(néng)量過大，同樣需要(yào)多個能(néng)量(liáng)側(cè)密度(dù)圈來(lái)映射。

　　（3）一(yī)對一的情況(kuàng)是指用(yòng)戶側需求(qiú)剛(gāng)好在(zài)同(tóng)區域的能量圈範圍內(nèi)[8]。

　　無論(lùn)哪種(zhǒng)映(yìng)射關係，具(jù)體(tǐ)到(dào)圈(quān)內每(měi)個節點的映射關係均是(shì)在能(néng)量維度滿足(zú)的條件下(xià)，距離短(duǎn)原理來計(jì)算。按照(zhào)需求(qiú)側(cè)和(hé)能源側(cè)負(fù)荷曲綫匹配(pèi)結(jié)果形(xíng)成充電序列(liè)，車聯網以設(shè)定順序下發(fā)充(chōng)電(diàn)樁分(fēn)配(pèi)指令，電(diàn)動汽(qì)車(chē)依照(zhào)指(zhǐ)令完成充(chōng)電路徑。通過本(běn)文(wén)設計(jì)的(dí)有(yǒu)序充電(diàn)服(fú)務計(jì)算(suàn)模型(xíng)，實(shí)現(xiàn)了充電(diàn)樁(zhuāng)運行狀態(tài)與(yǔ)用(yòng)戶(hù)需求(qiú)的共同聯網分(fēn)析，分析模(mó)型(xíng)在(zài)控製(zhì)雲中(zhōng)集成(chéng)實現，適應用(yòng)戶需(xū)求(qiú)改變和充電樁狀態(tài)不穩定(dìng)的現象，可(kě)以實時更(gēng)新(xīn)模型條件及映射關(guān)係(xì)，保持(chí)車聯網服務(wù)模型的適應(yīng)性。

　　5安(ān)科瑞(ruì)充電樁收(shōu)費(fèi)運營(yíng)雲(yún)平台係統選(xuǎn)型方(fāng)案(àn)

　　5.1概述(shù)

　　AcrelCloud-9000安(ān)科(kē)瑞(ruì)充(chōng)電(diàn)柱收費運(yùn)營雲平台係(xì)統通(tōng)過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入(rù)係(xì)統(tǒng)的電(diàn)動(dòng)電動(dòng)自行(háng)車(chē)充(chōng)電(diàn)站以(yǐ)及(jí)各個充電整(zhěng)法行(háng)不(bù)間斷地數(shù)據(jù)采集(jí)和監控，實(shí)時監控(kòng)充電樁(zhuāng)運(yùn)行狀態，進行充(chōng)電(diàn)服務(wù)
，支付(fù)管理，交易結算(suàn)，資(zī)要管理
，電(diàn)能(néng)管理(lǐ)，明細查詢(xún)等。同(tóng)時(shí)對(duì)充電(diàn)機過(guò)溫保(bǎo)護
，漏電
，充電(diàn)機輸入(rù)/輸出(chū)過壓(yā)，欠壓，絕(jué)緣低(dī)各(gè)類故(gù)障(zhàng)進行(háng)預警(jǐng)；充(chōng)電樁支持以(yǐ)太網(wǎng)
，4G或(huò)WIFI等方式接入(rù)互聯(lián)網，用(yòng)戶(hù)通過微信
，支付(fù)寶(bǎo)，雲閃付(fù)掃碼(mǎ)充(chōng)電。

　　5.2應用(yòng)場(cháng)所(suǒ)

　　適用於(yú)民用(yòng)建(jiàn)築(zhù)
，一(yī)般工業(yè)建(jiàn)築
，居(jū)住(zhù)小(xiǎo)區(qū)
，實(shí)業單位(wèi)
，商業綜(zōng)合(hé)體
，學(xué)校(xiào)
，園區等(děng)充電樁模式的充(chōng)電(diàn)基(jī)礎設施設(shè)計。

　　5.3係(xì)統結(jié)構(gòu)

係(xì)統分為四層：

　　1）即(jí)數據采集層
，網絡(luò)傳輸層(céng)
，數(shù)據(jù)層和客戶端層。

　　2）數據(jù)采集層：包(bāo)括(kuò)電瓶車(chē)智(zhì)能(néng)充(chōng)電(diàn)樁通訊(xùn)協(xié)議(yì)為標準modbus-rtu。電瓶車(chē)智能(néng)充電樁用於采集(jí)充電回路(lù)的電力(lì)參數，並(bìng)進(jìn)行電能(néng)計量和(hé)保護。

　　3）網(wǎng)絡傳輸(shū)層(céng)：通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)將數據上(shàng)傳至搭建好的數(shù)據庫服務器(qì)。

　　4）數(shù)據層：包含應用(yòng)服(fú)務(wù)器和(hé)數據(jù)服務器(qì)，應(yīng)用服務器部(bù)署數(shù)據(jù)采集服務
，WEB網(wǎng)站(zhàn)，數(shù)據(jù)服務器(qì)部(bù)署(shǔ)實時(shí)數據庫
，歷(lì)史數據(jù)庫(kù)
，基礎數據庫(kù)。

　　5）應客戶(hù)端(duān)層：係統(tǒng)管理員(yuán)可(kě)在瀏(liú)覽(lǎn)器中訪(fǎng)問電瓶車(chē)充(chōng)電(diàn)樁收(shōu)費平(píng)台。終端充電(diàn)用(yòng)戶(hù)通過(guò)刷(shuā)卡(qiǎ)掃碼的方式啟動充(chōng)電。

　　小(xiǎo)區(qū)充電平台(tái)功(gōng)能主要(yào)涵蓋(gài)充(chōng)電(diàn)設施智能化大屏
，實時監控
，交易(yì)管(guǎn)理(lǐ)
，故(gù)障(zhàng)管(guǎn)理
，統(tǒng)計分析(xī)
，基礎數據管(guǎn)理等(děng)功能(néng)，同時(shí)為(wéi)運(yùn)維人員(yuán)提供(gōng)運維APP，充(chōng)電(diàn)用戶提(tí)供充電小程序。

　　5.4安科瑞(ruì)充電(diàn)樁雲平(píng)台(tái)係統功(gōng)能

　　5.4.1智(zhì)能化(huà)大(dà)屏

　　智能化(huà)大(dà)屏(píng)展示站點分(fēn)布情況(kuàng)，對(duì)設備狀(zhuàng)態
，設(shè)備使用(yòng)率
，充電(diàn)次數
，充(chōng)電(diàn)時長(cháng)
，充電金額(é)
，充(chōng)電度數
，充電(diàn)樁(zhuāng)故(gù)障(zhàng)等進(jìn)行(háng)統計(jì)顯示，同時可查(chá)看每(měi)個(gè)站(zhàn)點的站點(diǎn)信息(xī)
，充(chōng)電樁(zhuāng)列表
，充(chōng)電記錄
，收(shōu)益
，能耗(hào)
，故(gù)障(zhàng)記(jì)錄(lù)等。統(tǒng)一管(guǎn)理小區(qū)充(chōng)電樁，查看(kàn)設(shè)備使用率(shuài)，合(hé)理(lǐ)分配資源。

　　5.4.2實(shí)時監控

　　實時(shí)監視(shì)充(chōng)電(diàn)設施運行(háng)狀況，主要(yào)包(bāo)括(kuò)充電樁運行狀(zhuàng)態(tài)
，回路(lù)狀態
，充電(diàn)過(guò)程(chéng)中的充(chōng)電電(diàn)量
，充電電壓(yā)電流，充電樁(zhuāng)告警信息等(děng)。

5.4.3交易(yì)管(guǎn)理

　　平(píng)台管理人(rén)員(yuán)可(kě)管理(lǐ)充(chōng)電用(yòng)戶賬戶，對其(qí)進行(háng)賬戶進行充值
，退(tuì)款
，凍結(jié)
，注(zhù)銷(xiāo)等操作，可查看小(xiǎo)區用戶(hù)每(měi)日(rì)的(dí)充電交(jiāo)易詳細信(xìn)息。

5.4.4故障管理(lǐ)

　　設備自動(dòng)上(shàng)報(bào)故障信(xìn)息，平台管理人(rén)員(yuán)可通(tōng)過(guò)平台查看(kàn)故障(zhàng)信息並進行(háng)派(pài)發處理，同(tóng)時運維(wéi)人員(yuán)可通(tōng)過運維APP收取故障(zhàng)推送(sòng)，運維人員在運維(wéi)工(gōng)作完(wán)成後(hòu)將(jiāng)結果(guǒ)上報。充電用戶也可通(tōng)過充(chōng)電(diàn)小(xiǎo)程(chéng)序反(fǎn)饋(kuì)現場(cháng)問(wèn)題。

5.4.5統計分析

　　通過係(xì)統平台，從充(chōng)電(diàn)站點
，充電設施
，
，充(chōng)電時(shí)間
，充電方式等不同角(jiǎo)度(dù)，查(chá)詢充電交(jiāo)易(yì)統(tǒng)計信息(xī)
，能(néng)耗統(tǒng)計(jì)信息(xī)等。

5.4.6基(jī)礎(chǔ)數據管理

　　在(zài)係統平台建(jiàn)立(lì)運營(yíng)商戶，運(yùn)營商可(kě)建立(lì)和(hé)管(guǎn)理其(qí)運營(yíng)所需站點(diǎn)和充電設施，維(wéi)護充(chōng)電設(shè)施信息
，價(jià)格策(cè)略
，折(zhē)扣(kòu)
，優惠活(huó)動，同時(shí)可管理在綫(xiàn)卡用(yòng)戶(hù)充值
，凍結和解(jiě)綁。

5.4.7運(yùn)維APP

　　麵向運維人(rén)員(yuán)使用(yòng)，可(kě)以對站(zhàn)點和充(chōng)電(diàn)樁(zhuāng)進行(háng)管(guǎn)理(lǐ)
，能(néng)夠進行故(gù)障閉(bì)環(huán)處(chǔ)理(lǐ)
，查詢(xún)流量卡使用情況(kuàng)
，查(chá)詢(xún)充(chōng)電(diàn)\充值(zhí)情(qíng)況，進行遠程(chéng)參數(shù)設置(zhì)，同時(shí)可(kě)接(jiē)收故障推(tuī)送(sòng)

5.4.8充(chōng)電小程序(xù)

　　麵向充(chōng)電(diàn)用戶(hù)使(shǐ)用(yòng)，可(kě)查(chá)看附近空閒(xián)設(shè)備，主要包含(hán)掃碼(mǎ)充(chōng)電(diàn)
，賬(zhàng)戶(hù)充值，充電(diàn)卡(qiǎ)綁(bǎng)定(dìng)
，交(jiāo)易(yì)查(chá)詢
，故(gù)障(zhàng)申訴(sù)等(děng)功能。

5.5係(xì)統硬件配(pèi)置(zhì)

　　6結束(shù)語(yǔ)

　　提出了一個描(miáo)述(shù)如(rú)何實(shí)現智(zhì)能充(chōng)電的(dí)設計思路和(hé)方法。該充(chōng)電係(xì)統能(néng)夠(gòu)根(gēn)據未來電網(wǎng)電價(jià)和可(kě)用負(fù)載(zǎi)實時調(tiáo)整(zhěng)充(chōng)電(diàn)方案(àn)，使(shǐ)用戶花(huā)費少，對(duì)電網(wǎng)的(dí)影響小。本文(wén)介(jiè)紹了用(yòng)於(yú)計算成本
，充電(diàn)時間和終(zhōng)SOC的(dí)算法(fǎ),以獲得便宜
，快(kuài)和優(yōu)化(huà)的方(fāng)案。該(gāi)使電(diàn)動(dòng)汽車
，PEV與電網之間(jiān)能(néng)夠實現動態交互。與(yǔ)現(xiàn)有充電技術相比，提出的充電技術(shù)在(zài)不(bù)需過多的智(zhì)能設(shè)備支(zhī)撐下(xià)，能夠(gòu)減(jiǎn)少成本，避免負載過(guò)大造成的(dí)損害，可以成(chéng)功(gōng)地用於減輕電(diàn)網(wǎng)的(dí)負擔。賦予新功(gōng)能(néng)的車(chē)聯網(wǎng)平台不(bù)僅實現了(liǎo)車(chē)輛(liàng)充(chōng)電數(shù)據的實時采(cǎi)集
，存(cún)儲及可視化控製功能，還實現了充(chōng)電(diàn)樁站設備的自(zì)動(dòng)檢(jiǎn)測(cè)能(néng)力，節約了大(dà)量人力的常規檢查(chá)。