Can總線和gprs的電動汽車充電樁聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種CAN總線和GPRS的電動汽車充電樁聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，本系統(tǒng)功能主要包括網(wǎng)絡通信和控制兩部分，將不同區(qū)域的電動汽車充電樁充電信息通過站內(nèi)CAN總線傳輸?shù)奖緟^(qū)域的充電站控制中心，充電站控制中心通過集中器將信息匯集到上位機顯示，進而掌握每個充電樁充電情況，然后每個充電站的信息通過GPRS移動網(wǎng)絡將本站所有充電樁的充電信息發(fā)送到區(qū)域總監(jiān)控中心，總監(jiān)控中心根據(jù)采集來的數(shù)據(jù)判斷是否充電設備處在安全狀態(tài)，可以有效的控制各充電站的充電?；贑AN總線和GPRS的電動汽車充電樁聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)解決了大量交流充電樁而無法集中監(jiān)控的問題，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，從而加快推廣新能源電動汽車發(fā)展與應用。
【專利說明】CAN總線和GPRS的電動汽車充電粧聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計算機網(wǎng)絡通信控制領(lǐng)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(shù)】
[0002]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(shù)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)和不范運行，基本具備廣業(yè)化發(fā)展基礎(chǔ)，電池、電機、電子控制和系統(tǒng)集成等關(guān)鍵技術(shù)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(chǔ)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(guān)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(guān)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?；贑AN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(guān)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】

[0003]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。
[0004]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。
[0005]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?br> [0006]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。
[0007]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。
[0008]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(guān)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.【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]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。
[0010]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】
[0011]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(quán)、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。
[0012]電動汽車充電機控制器與集中器利用CAN總線進行數(shù)據(jù)交互，集中器與服務器平臺利用有線互聯(lián)網(wǎng)或無線GPRS網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)交互，本發(fā)明采用無線GPRS網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)交互，電量計費和金額數(shù)據(jù)實現(xiàn)安全加密，數(shù)據(jù)安全加密傳輸選擇特殊的專用VPN形式入網(wǎng)，雙方路由器采用私有IP進行廣域網(wǎng)連接，通信建立加密通道，為客服端分配專用VPN號，普通用戶不能進入，保證了內(nèi)容信息的安全。
[0013]電池管理系統(tǒng)系統(tǒng)(BMS)的主要功能是監(jiān)控電池的工作狀態(tài)(電池的電壓、電流和溫度)、預測動力電池的電池容量(S0C)和相應的剩余行駛里程，進行電池管理以避免出現(xiàn)過放電、過充、過熱和單體電池之間電壓嚴重不平衡現(xiàn)象，最大限度地利用電池存儲能力和循環(huán)壽命。監(jiān)控平臺通過充電樁的控制器與BMS之間的數(shù)據(jù)交換，然后通過集中器獲得電池的工作狀態(tài)，包括電壓、電流和溫度傳到上位機監(jiān)控界面，便于管理人員監(jiān)視和控制。
[0014]充電服務管理平臺即充電樁集群網(wǎng)絡監(jiān)控平臺主要完成以下功能:充電管理、充電運營、綜合查詢。充電管理對系統(tǒng)涉及到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行集中式管理，如電動汽車信息、電池信息、用戶卡信息、充電樁信息等；充電運營主要對用戶充電進行計費管理；綜合查詢指對管理及運營的數(shù)據(jù)進行綜合分析查詢。
【權(quán)利要求】
1.一種CAN總線和GPRS的電動汽車充電樁聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)核心硬件采用最先進的32位ARM。其監(jiān)控系統(tǒng)硬件電路包括讀卡、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.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種CAN總線和GPRS的電動汽車充電樁聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述控制器為ARM。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種CAN總線和GPRS的電動汽車充電樁聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:硬件電路包括讀卡、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。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種CAN總線和GPRS的電動汽車充電樁聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:系統(tǒng)主要通過CAN總線和GPRS網(wǎng)絡實現(xiàn)信息傳輸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種CAN總線和GPRS的電動汽車充電樁聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:軟件系統(tǒng)包括充電樁主程序設計、CAN通信設計、GPRS網(wǎng)絡通信設計、電表抄讀模塊程序、集中器通信模塊程序、BMS通信模塊程序、保護程序模塊程序、顯示模塊程序以及上位機軟件開發(fā)模塊程序。
【文檔編號】G05B19/418GK103645717SQ201310689028
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月16日
【發(fā)明者】李瑞金 申請人:安徽理工大學