專利名稱：充換電系統(tǒng)及其運行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動汽車技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種充換電系統(tǒng)及其運行方法。
背景技術(shù)：
當前，電動汽車產(chǎn)業(yè)正處在起步階段，電動汽車相關(guān)的充電設(shè)施正在大力推廣建 設(shè)中。目前的充換電設(shè)施分散建設(shè)，相互之間沒有信息聯(lián)通，而且在電池、車載終端等終端 設(shè)備運行時管理系統(tǒng)無法采集其運行信息。所以，目前急需將所有終端設(shè)備和充電設(shè)施等 與管理網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通起來，以滿足對終端設(shè)備和充電設(shè)施進行監(jiān)控和管理的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的一個技術(shù)問題是提供一種充換電系統(tǒng)及其運行方法，能夠?qū)⑺?終端設(shè)備和充電設(shè)施與運行管理中心設(shè)備相聯(lián)通，從而能夠有效地對終端設(shè)備和充電設(shè)施 進行監(jiān)控和管理。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出了一種充換電系統(tǒng)，包括運行管理中心設(shè)備，用于對所 轄區(qū)域內(nèi)充換電業(yè)務(wù)信息進行管理；充換電和控制設(shè)備，通過通信網(wǎng)絡(luò)與運行管理中心設(shè) 備相連，通過無線局域網(wǎng)和CAN總線與終端設(shè)備相連，用于對電池進行充換電、對充換電站 進行控制以及識別終端設(shè)備；終端設(shè)備，通過通信網(wǎng)絡(luò)與運行管理中心設(shè)備相連，用于提供 終端設(shè)備的運行狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)的一個實施例，運行管理中心設(shè)備包括省級運行管理服務(wù)器，用 于對省級網(wǎng)絡(luò)內(nèi)充換電業(yè)務(wù)的運行進行監(jiān)控和管理，并匯集充換電業(yè)務(wù)信息；總部級運行 管理服務(wù)器，通過光纖網(wǎng)絡(luò)與一個以上省級運行管理服務(wù)器相連，用于對跨省的充換電業(yè) 務(wù)信息進行中轉(zhuǎn)和協(xié)調(diào)。根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)的另一實施例，終端設(shè)備包括電池，設(shè)置有GPS定位器、GPRS無線 模塊以及電池管理系統(tǒng)，通過無線網(wǎng)絡(luò)與運行管理中心設(shè)備相連，用于通過GPS定位器獲 取電池的定位信息、通過電池管理系統(tǒng)采集電池的狀態(tài)信息、并通過GPRS無線模塊將電池 的定位信息和電池的狀態(tài)信息傳輸至運行管理中心設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)的又一實施例，終端設(shè)備包括電池，設(shè)置有電池管理系統(tǒng)，用于采 集電池的狀態(tài)信息；車載終端，設(shè)置有GPS定位器和GPRS無線模塊，通過CAN總線通信網(wǎng)絡(luò) 與電池相連，通過無線網(wǎng)絡(luò)與運行管理中心設(shè)備相連，用于通過GPS定位器獲取車載終端 的定位信息，接收電池的狀態(tài)信息，并通過GPRS無線模塊將車載終端的定位信息和電池的 狀態(tài)信息傳輸至運行管理中心設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)的再一實施例，終端設(shè)備包括電動汽車，設(shè)置有GPS定位器和 GPRS無線模塊，通過無線網(wǎng)絡(luò)與運行管理中心設(shè)備相連，用于通過GPS定位器獲取電動汽 車的定位信息、并通過GPRS無線模塊將電動汽車的定位信息傳輸至運行管理中心設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)的再一實施例，終端設(shè)備上貼有RFID標簽，以識別終端設(shè)備的身 份。
根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)的再一實施例，充換電和控制設(shè)備包括充電站，通過光纖網(wǎng)絡(luò)與 運行管理中心設(shè)備相連；電池更換站，通過光纖網(wǎng)絡(luò)與運行管理中心設(shè)備相連；站外充電 樁，通過無線網(wǎng)絡(luò)或光纖網(wǎng)絡(luò)與運行管理中心設(shè)備相連。根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)的再一實施例，充電站包括通過以太網(wǎng)相連的監(jiān)控系統(tǒng)、交流充 電樁、安防系統(tǒng)、計量計費系統(tǒng)、直流充電機以及充電站現(xiàn)場作業(yè)系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)的再一實施例，電池更換站包括通過以太網(wǎng)相連的監(jiān)控系統(tǒng)、充 電系統(tǒng)、計量計費系統(tǒng)、電池更換系統(tǒng)、安防系統(tǒng)以及換電站現(xiàn)場作業(yè)系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)的再一實施例，站外充電樁包括分散或集中安裝的充電樁，分散 安裝的充電樁通過無線網(wǎng)絡(luò)與運行管理中心設(shè)備相連，集中安裝的充電樁組成局域網(wǎng)并通 過有線網(wǎng)絡(luò)或無線網(wǎng)絡(luò)與運行管理中心設(shè)備相連。根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)的再一實施例，交流充電樁包括充電控制模塊、電度表、人機交互 模塊和通信模塊，充電控制模塊和人機交互模塊通過RS232接口與通信模塊相連，電度表 通過485接口與通信模塊相連。根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)的再一實施例，通信模塊包括狀態(tài)量采集單元、模擬量采集單元、 保護單元以及通信處理單元。根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)的再一實施例，直流充電機包括整流柜和直流充電樁。根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)的再一實施例，整流柜包括充電機控制器和整流設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)的再一實施例，整流柜還包括直流計量計費設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)的再一實施例，安防系統(tǒng)包括安防工作站、嵌入式硬盤錄像機以 及前端設(shè)備。前端設(shè)備包括紅外對射報警器、充電站消防報警主機、溫度探測器、攝像頭門 禁控制器以及門禁上的讀卡器和磁力鎖。根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)的再一實施例，CAN總線通信網(wǎng)絡(luò)包括通過CAN總線相連的電池 管理系統(tǒng)、車輛儀表、車載終端以及電機控制器。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提出了一種上述充換電系統(tǒng)的運行方法，包括終端設(shè) 備通過無線網(wǎng)絡(luò)將運行狀態(tài)發(fā)送至運行管理中心設(shè)備；在終端設(shè)備靠近充換電和控制設(shè)備 時，利用CAN總線控制充換電和控制設(shè)備中的充電設(shè)備對電池的充電，通過無線局域網(wǎng)識 別終端設(shè)備，并通過通信網(wǎng)絡(luò)將讀取的終端設(shè)備的信息傳輸至運行管理中心設(shè)備；運行管 理中心設(shè)備根據(jù)來自終端設(shè)備以及充換電和控制設(shè)備的信息對終端設(shè)備以及充換電和控 制設(shè)備進行監(jiān)管，并通過互聯(lián)網(wǎng)將終端設(shè)備以及充換電和控制設(shè)備互聯(lián)。根據(jù)本發(fā)明方法的一個實施例，運行狀態(tài)包括終端設(shè)備的定位信息以及電池的狀 態(tài)信息，終端設(shè)備包括電池、車載終端以及電動汽車，終端設(shè)備通過無線網(wǎng)絡(luò)將運行狀態(tài)發(fā) 送至運行管理中心設(shè)備的步驟包括通過輔助GPS方式獲取終端設(shè)備的定位信息；利用電池 中的電池管理系統(tǒng)采集電池的狀態(tài)信息；通過無線網(wǎng)絡(luò)將終端設(shè)備的定位信息以及電池的 狀態(tài)信息發(fā)送至運行管理中心設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明方法的另一實施例，終端設(shè)備包括電池、車載終端以及電動汽車，該方 法還包括車載終端通過無線網(wǎng)絡(luò)向運行管理中心設(shè)備發(fā)送服務(wù)請求消息，服務(wù)請求消息包 括路況查詢、附近充換電站查詢以及路線查詢中的至少一種；運行管理中心設(shè)備在數(shù)據(jù)庫 中查詢所匯集的信息，并對所匯集的信息進行分析，將分析得到的服務(wù)信息通過無線網(wǎng)絡(luò) 發(fā)送至車載終端。6
根據(jù)本發(fā)明方法的又一實施例，該方法還包括在電池充電異常時，由電池中的電 池管理系統(tǒng)通過CAN總線將充電異常情況告知充換電和控制設(shè)備，由充換電和控制設(shè)備中 的控制設(shè)備控制是否繼續(xù)對電池進行充電；在電池放電異常時，通過無線網(wǎng)絡(luò)將放電異常 情況傳輸至運行管理中心，由運行管理中心通過終端設(shè)備中的車載終端將控制命令發(fā)送給 電池管理系統(tǒng)，以終止電池的放電。本發(fā)明通過網(wǎng)絡(luò)將分散孤立的終端設(shè)備和充換電設(shè)施相互聯(lián)通，從而使得運行管 理中心設(shè)備能夠方便地獲取各個設(shè)備的運行狀態(tài)，以實現(xiàn)充換電系統(tǒng)對各個設(shè)備的全面監(jiān) 控和管理。進一步地，本發(fā)明還能為電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分。在附 圖中圖1是本發(fā)明充換電系統(tǒng)的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明充換電系統(tǒng)的另一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明充換電系統(tǒng)的再一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明終端設(shè)備網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建示意圖。圖5是本發(fā)明CAN總線通信網(wǎng)絡(luò)示意圖。圖6是本發(fā)明充換電系統(tǒng)的再一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本發(fā)明充電站站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建示意圖。圖8是本發(fā)明交流充電樁的一個實例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是本發(fā)明直流充電機的一個實例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖10是本發(fā)明電池更換站站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建示意圖。圖11是本發(fā)明安防系統(tǒng)的一個實例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖12是本發(fā)明安防系統(tǒng)的另一實例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖13是本發(fā)明計量計費系統(tǒng)的一個實例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖14是本發(fā)明充換電系統(tǒng)的再一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖15是圖1所示充換電系統(tǒng)運行方法的一個實施例的流程示意圖。圖16是本發(fā)明充換電系統(tǒng)運行方法的另一實施例的流程示意圖。
具體實施例方式下面參照附圖對本發(fā)明進行更全面的描述，其中說明本發(fā)明的示例性實施例。本 發(fā)明的示例性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。物聯(lián)網(wǎng)指的是將各種信息傳感設(shè)備(例如，射頻識別裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位 系統(tǒng)、激光掃描器等裝置)與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來形成一個巨大的網(wǎng)絡(luò)，其目的是讓所有的物 品都與網(wǎng)絡(luò)連接在一起，使系統(tǒng)可以自動地、實時地對物體進行識別、定位、追蹤、監(jiān)控并觸 發(fā)相應(yīng)事件。本發(fā)明利用射頻識別裝置、互感器、GPS無線定位模塊等實現(xiàn)對終端設(shè)備和充換電 設(shè)施的感知，利用有線通信網(wǎng)絡(luò)與無線通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)充電設(shè)施與管理網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。圖1是本發(fā)明充換電系統(tǒng)的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。7
如圖1所示，該實施例的充換電系統(tǒng)可以包括運行管理中心設(shè)備101，用于對所轄區(qū)域內(nèi)充換電業(yè)務(wù)信息進行管理，其中，所轄 區(qū)域是指公司總部所管轄的所有地理區(qū)域，充換電業(yè)務(wù)信息可以包括終端設(shè)備的運行狀 態(tài)、充換電信息以及終端設(shè)備身份識別信息等；充換電和控制設(shè)備102，通過通信網(wǎng)絡(luò)與運行管理中心設(shè)備101相連，通過無線局 域網(wǎng)與終端設(shè)備相連，以與充換電站內(nèi)其他通信網(wǎng)進行信息交互，通過CAN總線與終端設(shè) 備相連，用于對電池進行充電、對充換電站進行控制；終端設(shè)備103，通過通信網(wǎng)絡(luò)與運行管理中心設(shè)備101相連，用于提供終端設(shè)備的 運行狀態(tài)，例如，電池的狀態(tài)信息以及終端設(shè)備的定位信息等終端設(shè)備的狀態(tài)。在充換電和控制設(shè)備中的充電機與電池中的電池管理系統(tǒng)(Battery Management System, BMS)物理相連以進行充電時，可以包括以下過程首先，上電并通過人工設(shè)定CAN (Controller Area Network)標識符格式和通訊波 特率后，BMS和充電機進入握手階段。在握手階段，BMS首先檢測低壓輔助電源電壓是否正常，如果不正常，BMS向充電 機發(fā)送錯誤報文，充電機關(guān)閉低壓輔助電源的輸出，如果正常，雙方在該階段進行握手，確 定電池信息(包括電池類型和電池生產(chǎn)日期)及充電機相關(guān)信息(包括充電機編號和充電 插頭編號)。在握手階段完成后，BMS和充電機進入配置階段。在此階段，充電機向BMS發(fā)送充 電機最大輸出能力報文，BMS根據(jù)充電機最大輸出能力判斷是否能夠進行充電。在配置階段完成后，BMS和充電機進入充電階段。在整個充電階段，BMS通過實時 向充電機發(fā)送電池充電級別需求來控制整個充電過程。充電機根據(jù)電池充電級別需求來調(diào) 整充電電壓和充電電流以確保充電過程正常進行，除此之外，BMS和充電機還相互發(fā)送各自 的充電狀態(tài)，并且BMS在充電階段首次發(fā)送報文時，優(yōu)先發(fā)送電池充電狀態(tài)報文。BMS根據(jù) 充電過程是否正常、電池狀態(tài)是否滿足BMS自身設(shè)定的充電結(jié)束條件以及是否收到充電機 中止充電報文來判斷是否結(jié)束充電；充電機根據(jù)充電過程是否正常、是否到達人為設(shè)定的 充電參數(shù)值以及是否收到BMS中止充電報文來判斷是否結(jié)束充電。當BMS和充電機停止充電后，雙方進入充電結(jié)束階段。在該階段BMS向充電機發(fā) 送整個充電過程中的充電統(tǒng)計數(shù)據(jù)，包括初始充電狀態(tài)、終了充電狀態(tài)、電池單體(模塊) 最低電壓、電池單體(模塊)最高電壓，充電機收到BMS的充電統(tǒng)計數(shù)據(jù)后，停止低壓輔助 電源的輸出。該實施例通過網(wǎng)絡(luò)將分散孤立的終端設(shè)備和充換電設(shè)施相互聯(lián)通，從而使得運行 管理中心設(shè)備能夠方便地獲取各個設(shè)備的運行狀態(tài)，以使充換電系統(tǒng)全面、快速、準確及直 觀地掌握終端設(shè)備和充換電設(shè)施的運行狀況，為電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。圖2是本發(fā)明充換電系統(tǒng)的另一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，與圖1中的實施例相比，該實施例的充換電系統(tǒng)中的運行管理中心設(shè) 備201可以包括省級運行管理服務(wù)器2011，用于對省級網(wǎng)絡(luò)內(nèi)充換電業(yè)務(wù)的運行進行監(jiān)控和管 理，并匯集來自終端設(shè)備以及充換電和控制設(shè)備的充換電業(yè)務(wù)信息；總部級運行管理服務(wù)器2012，通過光纖網(wǎng)絡(luò)與一個以上省級運行管理服務(wù)器相連，用于對跨省的充換電業(yè)務(wù)信息進行中轉(zhuǎn)和協(xié)調(diào)。具體地，運行管理中心設(shè)備對某特定地理區(qū)域內(nèi)的相關(guān)充換電業(yè)務(wù)的運行進行管 理，其提供與相關(guān)的電網(wǎng)運行管理系統(tǒng)的信息交互接口，該運行管理中心設(shè)備又可以分為 省級運行管理服務(wù)器和總部級運行管理服務(wù)器。省級運行管理服務(wù)器對本網(wǎng)省公司相關(guān)充換電業(yè)務(wù)的運行進行監(jiān)控和管理，匯集 所轄區(qū)域的用戶商務(wù)信息、結(jié)算信息、運行信息以及客服信息，并對這些信息提供海量存 儲，實現(xiàn)站間數(shù)據(jù)共享，并在深度分析的基礎(chǔ)上負責(zé)區(qū)域內(nèi)全局性業(yè)務(wù)的決策和調(diào)度，例 如，可以包括計費結(jié)算、運行管理、資產(chǎn)管理、物流調(diào)配和客戶服務(wù)。此外，省級運行管理服 務(wù)器還向總部級運行管理服務(wù)器提交包括運營狀況和資產(chǎn)狀況等在內(nèi)的宏觀統(tǒng)計信息。總部級運行管理服務(wù)器是國家電網(wǎng)所轄區(qū)域內(nèi)唯一的中央級監(jiān)控管理系統(tǒng)?？?部級運行管理服務(wù)器一般不參與各地充換電業(yè)務(wù)的具體運營決策，其從各省級運行管理服 務(wù)器收集匯總運營狀況和資產(chǎn)狀況等宏觀統(tǒng)計信息，作為規(guī)劃全系統(tǒng)業(yè)務(wù)發(fā)展和建設(shè)的依 據(jù)?？偛考夁\行管理服務(wù)器主要負責(zé)跨省業(yè)務(wù)的信息中轉(zhuǎn)和協(xié)調(diào)，并制定跨省業(yè)務(wù)的計費 結(jié)算以及資產(chǎn)關(guān)系的處理原則。該實施例可以通過省級運行管理服務(wù)器和總部級運行管理服務(wù)器實現(xiàn)對充換電 過程的監(jiān)控和管理，以及省間業(yè)務(wù)的中轉(zhuǎn)與協(xié)調(diào)。在本發(fā)明充換電系統(tǒng)的又一實施例中，終端設(shè)備可以包括電池，其上設(shè)置有GPS 定位器、GPRS無線模塊以及電池管理系統(tǒng)，通過無線網(wǎng)絡(luò)與運行管理中心設(shè)備相連，用于通 過GPS定位器和GPS衛(wèi)星獲取電池的定位信息、通過電池管理系統(tǒng)采集電池的狀態(tài)信息、并 通過GPRS無線模塊將電池的定位信息和電池的狀態(tài)信息傳輸至運行管理中心設(shè)備。在本發(fā)明充換電系統(tǒng)的再一實施例中，終端設(shè)備可以包括電動汽車，其上設(shè)置有 GPS定位器和GPRS無線模塊，通過無線網(wǎng)絡(luò)與運行管理中心設(shè)備相連，用于通過GPS定位器 獲取電動汽車的定位信息、并通過GPRS無線模塊將電動汽車的定位信息傳輸至運行管理 中心設(shè)備。圖3是本發(fā)明充換電系統(tǒng)的再一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，與圖1中的實施例相比，該實施例的充換電系統(tǒng)中的終端設(shè)備301可 以包括電池3011，設(shè)置有電池管理系統(tǒng)，用于采集電池的狀態(tài)信息，其中，電池的狀態(tài)信 息可以包括電池電壓值、電池電流值、電池荷電狀態(tài)值、電池箱內(nèi)溫度最高值和電池箱內(nèi)溫 度最低值等；車載終端3012，設(shè)置有GPS定位器和GPRS無線模塊，通過CAN總線通信網(wǎng)絡(luò)與電 池相連，通過無線網(wǎng)絡(luò)與運行管理中心設(shè)備相連，用于通過GPS定位器獲取車載終端的定 位信息、接收電池的狀態(tài)信息、并通過GPRS無線模塊將車載終端的定位信息和電池的狀態(tài) 信息傳輸至運行管理中心設(shè)備。在上述實施例中，運行管理中心設(shè)備中設(shè)置有GPRS無線模塊，以接收來自終端設(shè) 備的信息。可選地，終端設(shè)備上可以貼有RFID標簽，以進行終端設(shè)備的身份識別。圖4是本發(fā)明終端設(shè)備網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建示意圖。如圖4所示，終端設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建主要包括設(shè)備身份標識標簽與識別網(wǎng)絡(luò)、車內(nèi)CAN總線通信網(wǎng)絡(luò)、電池管理系統(tǒng)與充電機之間的通信網(wǎng)絡(luò)、車載終端與運行管理中心之間 的無線通信網(wǎng)絡(luò)等。設(shè)備身份標識標簽與識別網(wǎng)絡(luò)是指通過在終端設(shè)備上貼上RFID標簽，在充電站、 電池更換站、配送點、倉庫、重要路口等地點安裝或架設(shè)識別裝置，由這些標簽和識別裝置 組成的網(wǎng)絡(luò)。圖5是本發(fā)明CAN總線通信網(wǎng)絡(luò)示意圖。如圖5所示，車內(nèi)CAN總線通信網(wǎng)絡(luò)是指通過CAN總線相連的BMS 401、車輛儀表 402、電機控制器403以及車載終端404等組成的通信網(wǎng)。BMS將采集到的電壓、電流、溫度、 S0C、充電狀態(tài)、故障信息等內(nèi)容提供給車載終端、車輛儀表等，同時接收其它模塊發(fā)出的充 電控制命令信息；車載終端從電池管理系統(tǒng)中獲取電池信息、溫度等，從電機控制器獲取電 機狀態(tài)，并通過一定指令(例如，車載終端發(fā)送給電池管理系統(tǒng)的終止工作命令)控制其它 模塊的運行模式。當運行管理中心設(shè)備發(fā)現(xiàn)電動汽車或電池處在非正常運行狀態(tài)時，將通 過車載終端發(fā)送終止工作指令給電池管理系統(tǒng)，電池管理系統(tǒng)中斷電池給電機的供電。BMS與充電機通信網(wǎng)絡(luò)是指在充電過程中，BMS與充電機之間形成的通信接口。車載終端與運行管理中心設(shè)備之間的無線通信網(wǎng)是指在車載終端上安裝GSM、 GPRS或3G通信模塊，借助無線通信運營商的基礎(chǔ)通道實現(xiàn)與運行管理中心設(shè)備的互聯(lián)。圖6是本發(fā)明充換電系統(tǒng)的再一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6所示，與圖1中的實施例相比，該實施例的充換電系統(tǒng)中的充換電和控制設(shè) 備501可以包括充電站5011，通過光纖網(wǎng)絡(luò)與運行管理中心設(shè)備相連；電池更換站5012，通過光纖網(wǎng)絡(luò)與運行管理中心設(shè)備相連；站外充電樁5013，通過無線網(wǎng)絡(luò)或光纖網(wǎng)絡(luò)與運行管理中心設(shè)備相連。具體地，充換電和控制設(shè)備在終端設(shè)備基礎(chǔ)之上，針對充電站、電池更換站、站外 充電樁等充電設(shè)施以及流動的電池、電動汽車等對象進行管理。充換電和控制設(shè)備中所涉 及的網(wǎng)絡(luò)主要包括充電站、電池更換站等站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)、站外充電樁的通信網(wǎng)絡(luò)、地市公司 光纖通信網(wǎng)、以及流動的電池、電動汽車等組成的臨時網(wǎng)絡(luò)。在一個實例中，充電站可以包括通過以太網(wǎng)相連的監(jiān)控系統(tǒng)、交流充電樁、安防系 統(tǒng)、計量計費系統(tǒng)、直流充電機以及充電站現(xiàn)場作業(yè)系統(tǒng)。其中，充電站現(xiàn)場作業(yè)系統(tǒng)可以 包括配電系統(tǒng)、直流電源供電系統(tǒng)、整流系統(tǒng)、有源濾波系統(tǒng)、運行管理系統(tǒng)等。圖7是本發(fā)明充電站站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建示意圖。如圖7所示，充電站中的控制設(shè)備是充電站的控制中心和通信樞紐。負責(zé)與充電 站后臺系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)；完成充電機的充電控制；與BMS通信獲取電池狀態(tài)和運行信息；獲取 電能計量表信息，完成充電計費和充電過程的聯(lián)動控制；將計量計費、充電機工作信息傳送 給直流充電樁，獲取并執(zhí)行直流充電樁上送的控制命令等。配電系統(tǒng)監(jiān)控負責(zé)針對充電站配電系統(tǒng)的監(jiān)控及保護功能的實現(xiàn)，通過通信管理 機與充電站后臺系統(tǒng)實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)交換。通信管理機是充電站監(jiān)控系統(tǒng)的通信核心，負責(zé)配電系統(tǒng)監(jiān)控、充電站監(jiān)控后臺、 安防系統(tǒng)、計量計費系統(tǒng)及充電機之間的數(shù)據(jù)交換；負責(zé)向安防系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)報警信號實現(xiàn)視 頻監(jiān)控聯(lián)動；負責(zé)向充電站上級監(jiān)控系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)本站相關(guān)信息。
安防系統(tǒng)完成充電站的視頻監(jiān)控以及消防、門禁和周界安全的監(jiān)控，通過通信管 理機獲取配電系統(tǒng)監(jiān)控及充電機的相關(guān)告警信息，用以完成視頻聯(lián)動監(jiān)控。圖8是本發(fā)明交流充電樁的一個實例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖8所示，該實施例的交流充電樁601包括充電控制模塊6011、電度表6012、人 機交互模塊6013和通信模塊6014，充電控制模塊和人機交互模塊通過RS232接口與通信模 塊相連，電度表通過485接口與通信模塊相連。其中，通信模塊除了具備通信單元外，還可以包括狀態(tài)量采集單元、模擬量采集單 元、保護單元以及通信處理單元。具體地，充電控制模塊可以對充電樁充電過程進行控制，并在需要時點亮告警燈， 急停按鈕可以讓充電樁緊急停止充電。人機交互模塊可以是充電樁顯示器，其可以提供友好的人機操作界面和快捷簡單 的操作方式，滿足客戶按照不同的方式對電動汽車進行充電的要求，可以顯示當前充電狀 態(tài)，充電電量和充電費用，友好地用戶界面可以讓客戶進行相應(yīng)的選擇。該電度表可以是1. 0級電度表，能夠精確計量充電汽車所充電量，電度表具有2路 485通訊功能，其中一路485通訊口與通信模塊實時通訊，將電量在液晶上顯示并可以上傳 至后臺監(jiān)控，另一路485通訊口直接上傳至電量采集終端，方便供電公司的計量監(jiān)測。狀態(tài)量采集單元最大可以采集6路狀態(tài)量，狀態(tài)量輸入電壓為MV，6路狀態(tài)量分 別是運行監(jiān)控狀態(tài)，YX2跳合閘狀態(tài)監(jiān)視，YX4急停狀態(tài)監(jiān)視，YX5充電接頭監(jiān)視，YX3, YX6備用，采集的狀態(tài)量可以上傳到后臺告警處理。模擬量采集單元最多可以采集6路模擬量，分別為3路交流電壓，3路交流電流，單 相充電樁只有一相測量有用，采集的模擬量可以上傳到后臺處理。保護單元具有輸出過壓、欠壓、過負荷保護功能。當采集的電壓超過過壓保護定值 或低于欠壓保護定值，充電樁停止充電。當采集的電流量超過負荷電流定值發(fā)出告警信號。 漏電保護斷路器可以保證在充電過程中發(fā)生漏電等緊急故障情況下切斷所有電源。當發(fā)生 意外狀況需要緊急停止充電時，可以通過急停按鈕來中斷充電。通信處理單元可以提供多組通訊接口，例如，RS232接口、485接口和CAN總線接 口，用于與監(jiān)控后臺、用電信息采集終端等多個通訊終端進行可靠地通信。該交流充電樁能夠提供可靠的電氣安全防護功能，具有安全穩(wěn)定性，能夠保證長 期可靠的運行。另外，該交流充電樁還提供了多組通訊接口，可用于與監(jiān)控后臺、用電信息 采集終端等多個通訊終端進行可靠通訊。圖9是本發(fā)明直流充電機的一個實例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖9所示，該實施例的直流充電機701包括整流柜7011和直流充電樁7012?？蛇x地，整流柜可以包括充電機控制器和整流設(shè)備。進一步地，整流柜還可以包括直流計量計費設(shè)備，以實現(xiàn)對直流電的計量和計費。該直流充電機輸入電源為三相五線AC380V，通過充電機內(nèi)部集成功率因數(shù)校正， 最大程度地減小了諧波對電網(wǎng)的污染。此外，該直流充電機是根據(jù)采用鋰動力電池電動車 輛的充電需求而專門設(shè)計的，其采用國際先進的軟開關(guān)技術(shù)，具有轉(zhuǎn)換效率高、輸出電流穩(wěn) 定、可靠性高、壽命長等特點，并且還具有過熱保護、短路保護、高低壓保護、缺相保護以及 充電安全保護。當整流柜內(nèi)部溫度超過80度時，充電電流自動減少，超過85度時整流柜11保護性關(guān)機，此時無電流輸出，待溫度下降到約80度時再自動恢復(fù)充電；當整流柜輸出發(fā) 生意外短路時，內(nèi)部電路會限制短路電流，同時，串聯(lián)的熔斷保險能迅速切斷跟外部電路的 連接，等短路故障排除并更換保險后即可重新充電；當輸入交流電壓高于或低于額定輸入 電壓范圍，整流柜自動關(guān)機，電壓正常后再自動恢復(fù)工作；當輸入的三相交流電壓的某一相 或兩相斷開時，缺相保護電路會啟動，自動關(guān)閉整流柜電源；在充電過程中，出現(xiàn)人員違規(guī) 帶電流拔下連接器時，整流柜能瞬間切斷電流輸出以防發(fā)生人身安全事故。另外，直流充電 機采用模塊化設(shè)計，多個模塊并聯(lián)工作，具有強大的容錯性，可以方便地對單個模塊替換維 修。由于具有CAN現(xiàn)場總線，能夠完成與BMS、充電樁和電流后臺監(jiān)控系統(tǒng)的實時通信，從而 對鋰動力電池的充電進行優(yōu)化和可靠的保護。在另一實例中，電池更換站可以包括通過以太網(wǎng)相連的監(jiān)控系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、計量 計費系統(tǒng)、電池更換系統(tǒng)、安防系統(tǒng)以及換電站現(xiàn)場作業(yè)系統(tǒng)。其中，換電站現(xiàn)場作業(yè)系統(tǒng) 可以包括配電系統(tǒng)、有源濾波系統(tǒng)、運行管理系統(tǒng)等。圖10是本發(fā)明電池更換站站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建示意圖。如圖10所示，該電池更換站可以包括通過以太網(wǎng)相連的充電柜、電池更換系統(tǒng)、 安防系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、計量系統(tǒng)、通訊管理機、計量管理機、監(jiān)控服務(wù)器、安防工作站、監(jiān)控工 作站和計費工作站。其中，配電系統(tǒng)與通訊管理機通過CAN總線相連，計量系統(tǒng)通過RS485 分別與通信管理機和計量管理機相連。在又一實例中，站外充電樁可以包括分散或集中安裝的充電樁，分散安裝的充電 樁通過無線網(wǎng)絡(luò)與運行管理中心設(shè)備相連，集中安裝的充電樁組成局域網(wǎng)并通過有線網(wǎng)絡(luò) 或無線網(wǎng)絡(luò)與運行管理中心設(shè)備相連。圖11是本發(fā)明安防系統(tǒng)的一個實例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖11所示，該實施例的安防系統(tǒng)801可以包括安防工作站8011、嵌入式硬盤錄 像機8012以及前端設(shè)備8013。前端設(shè)備8013可以包括紅外對射報警器、充電站消防報警 主機、溫度探測器、攝像頭門禁控制器以及門禁上的讀卡器和磁力鎖。圖12是本發(fā)明安防系統(tǒng)的另一實例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖12所示，該安防系統(tǒng)包括與嵌入式硬盤錄像機相連的紅外對射報警器、充電 站消防報警主機、溫度探測器、濕度探測器、室外高速球、室外中速球、高清半球、門禁控制 器(與磁力鎖、讀卡器相連)、安防工作站、打印機以及充電站管理監(jiān)控工作站，適用于從小 型到大型的各類充電站，其監(jiān)測范圍包括但不限于充電站區(qū)域內(nèi)場景情況；充電站內(nèi)常 規(guī)敞開式刀閘的分合狀態(tài)；充電站內(nèi)變壓器等重要運行設(shè)備的外觀狀態(tài)；充電站內(nèi)主要室 內(nèi)場景情況，并實現(xiàn)雙向通話；充電站內(nèi)主要室內(nèi)溫度、濕度合場地電纜溝的水浸情況；充 電站防盜自動監(jiān)控，可進行周界、室內(nèi)、門禁的報警及安全布/撤防；充電站內(nèi)消防系統(tǒng)報 警聯(lián)動，并對消防系統(tǒng)運行狀態(tài)進行監(jiān)視；實現(xiàn)對空調(diào)等設(shè)備的遠方狀態(tài)監(jiān)視和控制。該安防系統(tǒng)通過信息的共享和綜合處理實現(xiàn)故障告警、異常告警、監(jiān)控聯(lián)動、實時 錄像、異常錄像等一系列功能，提高充電站的運行維護水平，完善事故分析手段，可與其他 系統(tǒng)無縫地成為一個保護、測控、監(jiān)視、安防一體化的系統(tǒng)。圖13是本發(fā)明計量計費系統(tǒng)的一個實例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖13所示，計量計費系統(tǒng)主要由計量部分和計費部分組成，計量部分由關(guān)口電 表、直流電表、交流電表(含三相表與單相表)以及用電采集終端組成；計費部分主要由計費工作站與服務(wù)器組成。充電站內(nèi)由用電采集終端負責(zé)采集各個關(guān)口電表、直流電表、交流電表的實時電 量信息，通過本地工業(yè)以太網(wǎng)與計費工作站通訊，將整個充電站的總電量、各充電機的每次 充電電量傳送到后臺進行處理，并把電量和計費信息存儲到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中；通過用電采 集終端完成與用電信息采集系統(tǒng)或上級監(jiān)控中心的通信，確保上級系統(tǒng)能夠?qū)崟r獲取充電 站內(nèi)的電量信息。充電站內(nèi)計量方式主要有以下幾種(1)網(wǎng)供計量高供高計，在IOkV側(cè)設(shè)置計量裝置，電度表準確度等級為有功0. 5S 和無功2. 0級，電壓互感器等級為0. 2級，電流互感器等級為0. 2S級；電表通過RS485/CAN 總線等通訊方式實時傳輸信息到用電采集終端。網(wǎng)供計量方式適用于獨立核算用戶建立的 充電站所用電量的計量。(2)直流充電機和電動汽車之間的計量采用直流計量，安裝多功能直流電能表， 對充電過程進行計量，并將計量信息傳遞給充電機和用電采集終端，用于后臺計費系統(tǒng)計 算、存儲以及充電樁人機接口的顯示。(3)在交流充電樁上設(shè)置智能交流電度表，準確度等級為有功0.5S級。通過 RS485/CAN總線等通訊方式將計量信息傳遞給用電采集終端與充電機，用于后臺計費系統(tǒng) 計算、存儲以及充電樁人機接口的顯示。(4)在直流充電機交流側(cè)設(shè)置智能交流電度表，并通過RS485/CAN總線通訊方式 將計量信息傳遞給用電采集終端，并通過用電采集終端上傳給充電站監(jiān)控系統(tǒng)或上級監(jiān)控 系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)庫中保存每個充電機的計量數(shù)據(jù)。關(guān)于計費方式，在當前尚未出臺針對充電站充電電價相關(guān)政策的情況下，可考慮 設(shè)立獨立的稅控收費系統(tǒng)，電價按其他類電價計費。在充電站監(jiān)控系統(tǒng)通信管理機上預(yù)留 通信接口，待電價政策確定后，可通過通信接口與上級監(jiān)控系統(tǒng)通信獲取實時電價信息，根 據(jù)實時電價結(jié)合計量部分采集的電量值實時計算出電費金額。計量計費系統(tǒng)還具有充電控制聯(lián)動功能，其可以按照電量或金額控制充電(1)按電量充電充電機給電動汽車充電時預(yù)先設(shè)置充電電量，計量系統(tǒng)實時采集該汽車充電電 量，當充電電量達到預(yù)先設(shè)定的數(shù)值時，充電機切斷輸出電源，停止本次充電過程。(2)按金額充電充電機給電動汽車充電時預(yù)先設(shè)置本次充電所用金額，計量系統(tǒng)實時采集該汽車 充電電量并通過不同時段費率計算出電費，當充電電量的費用達到預(yù)先設(shè)定的數(shù)值時，充 電機切斷輸出電源，停止本次充電過程。圖14是本發(fā)明充換電系統(tǒng)的再一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖14所示，該充換電系統(tǒng)包含運行管理中心設(shè)備1、充換電和控制設(shè)備2以及終 端設(shè)備3。(1)運行管理中心設(shè)備1對某特定地理區(qū)域內(nèi)的相關(guān)充/換電業(yè)務(wù)的運行進行管 理，其可以包含總部級運行管理服務(wù)器4和省級運行管理服務(wù)器5。省級運行管理服務(wù)器與 總部級運行管理服務(wù)器之間通過光纖骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)進行通信。( 充換電和控制設(shè)備2在終端設(shè)備3基礎(chǔ)之上，針對充電站、電池更換站、站外充電樁等充電設(shè)施以及流動的電池、電動汽車等對象進行管理。充換電和控制設(shè)備中所涉及 的網(wǎng)絡(luò)主要包括充電站7、電池更換站8等的站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)、站外充電樁9的通信網(wǎng)絡(luò)、地市 公司光纖通信網(wǎng)6，以及流動的電池、電動汽車組成的臨時網(wǎng)絡(luò)。其中，充電站7的站內(nèi)通信網(wǎng)包含由交流充電樁15、直流充電機18、安防系統(tǒng)16、 計量計費系統(tǒng)17、監(jiān)控系統(tǒng)14和現(xiàn)場作業(yè)系統(tǒng)19組成的工業(yè)以太網(wǎng)27，以及站內(nèi)各種終 端設(shè)備組成的各種網(wǎng)絡(luò)。如圖7所示，工業(yè)以太網(wǎng)27由服務(wù)器、監(jiān)控工作站、計費工作站、視頻工作站、打印 機、用電采集終端、通信管理機以及其它可直接接入以太網(wǎng)的控制器、電能表、測控裝置等 組成，并通過通信網(wǎng)關(guān)13與運行管理中心設(shè)備1進行互聯(lián)。交流充電樁15包括充電控制模塊、電度表、人機交互模塊和通信模塊等組成。其 中，通信模塊包括狀態(tài)量采集單元、模擬量采集單元、保護單元以及通信處理單元。充電控 制模塊具有4路空節(jié)點開出，其中1個為常閉接點，另外3個為常開接點，可以對充電樁充 電過程進行控制，并在需要時點亮告警燈。急停按鈕可以讓充電樁緊急停止充電。電度表 采用1. 0級電度表，精確計量充電汽車所充電量，電度表具有2路485通訊功能，其中一路 485通訊口與樁通信模塊實時通信，將電量在液晶上顯示并通過CAN總線方式上傳至通信 管理機，再由通信管理機上傳給后臺；另外一路485通訊口直接上傳至用電采集終端。狀態(tài) 量最大可以采集6路，輸入電壓為MV，6路狀態(tài)量分別是運行監(jiān)控狀態(tài)、跳合間狀態(tài)監(jiān)視、 急停狀態(tài)監(jiān)視、充電接頭監(jiān)視以及兩個備用的狀態(tài)量。模擬量可以采集6路，分別為3路交 流電壓和3路交流電流，單相充電樁只有一相測量有用。保護單元具有輸出過壓、欠壓、過 負荷保護功能。當采集的電壓超過過壓保護定值或低于欠壓保護定值，充電樁停止充電。 當采集的電流量超過負荷電流定值發(fā)出告警信號。漏電保護斷路器可保證在充電過程中發(fā) 生漏電等緊急故障情況下切斷所有電源。人機交互模塊包括充電樁顯示器和讀卡器。顯 示器提供友好的人機操作界面和快捷簡單的操作方式，而樁內(nèi)安裝的讀卡器，用于讀取客 戶非接觸式CPU卡信息，兩者結(jié)合起來可以滿足客戶按照不同的方式對電動汽車進行充電 的要求，可以顯示當前充電狀態(tài)、充電電量和充電費用，可以讓客戶進行相應(yīng)的充電方式選 擇。通信處理單元將從樁內(nèi)采集到的狀態(tài)量、模擬量、保護信號等以CAN總線方式上傳到通 信管理機，再由通信管理機上傳給后臺。直流充電機18主要包括整流柜和直流充電樁兩部分，整流柜內(nèi)可以包括充電機 控制器、整流設(shè)備、計量計費設(shè)備等。如圖7所示，直流充電機中的直流充電樁以及在接在 充電樁上充電的電動汽車電池管理系統(tǒng)通過CAN總線方式與控制器連接，控制器將CAN總 線的通信數(shù)據(jù)以以太網(wǎng)的方式接入到工業(yè)以太網(wǎng)27內(nèi)。直流充電機上的交流電表具有2 路485通訊功能，其中一路485通信接口連接到控制器，由控制器接入到工業(yè)以太網(wǎng)27中； 另一路485通信接口則直接上傳至用電采集終端。如圖12所示，安防系統(tǒng)16可以包含安防工作站、嵌入式硬盤錄像機以及各種前端 設(shè)備。安防工作站是掛在工業(yè)以太網(wǎng)27網(wǎng)絡(luò)上的機器節(jié)點，用于安防監(jiān)控的管理。嵌入式 硬盤錄像機具備485接口、RS232接口、音頻輸入、視頻輸入及以太網(wǎng)接口等。前端設(shè)備包 括紅外對射報警器、充電站消防報警主機、溫度探測器、攝像頭門禁控制器及門禁上的讀卡 器和磁力鎖等。如圖13所示，計量計費系統(tǒng)可以包括計費工作站、讀卡器、用電信息采集終端以及各種電表等。其中，計費工作站是工業(yè)以太網(wǎng)上27的一個節(jié)點，是計量計費系統(tǒng)的一個 后臺系統(tǒng)，實現(xiàn)的功能包含電卡發(fā)卡子系統(tǒng)、充值子系統(tǒng)、管理子系統(tǒng)，支付環(huán)境子系統(tǒng)和 業(yè)務(wù)管理子系統(tǒng)等。讀卡器是通過RS232連接到計費工作站上的一個讀卡終端，用于讀寫 電卡信息。站內(nèi)的各種電表，包括關(guān)口電表、直流電表、三相交流電表、單相交流電表等，通 過485接口將電量數(shù)據(jù)上傳到用電信息采集終端。用電采集終端是具備485接口和以太網(wǎng) 接口的信息采集設(shè)備，485接口用于集中接收各個電表數(shù)據(jù)，以太網(wǎng)接口則用于將采集到的 數(shù)據(jù)上傳到后臺工作站或上級監(jiān)控中心。監(jiān)控系統(tǒng)14是指掛接在工業(yè)以太網(wǎng)27上的一個監(jiān)控后臺系統(tǒng)，包含服務(wù)器和監(jiān) 控后臺機。監(jiān)控系統(tǒng)14實現(xiàn)站內(nèi)配電保護監(jiān)控、交流充電樁監(jiān)控、直流充電機監(jiān)控、安防監(jiān) 控、有源濾波監(jiān)控、交直流電源監(jiān)控等。電池更換站8站內(nèi)通信網(wǎng)包含由監(jiān)控系統(tǒng)20、充電系統(tǒng)21、計量計費系統(tǒng)22、電池 更換系統(tǒng)23、安防系統(tǒng)對、現(xiàn)場作業(yè)系統(tǒng)25等組成的工業(yè)以太網(wǎng)26，以及站內(nèi)各種終端設(shè) 備組成的各種網(wǎng)絡(luò)。工業(yè)以太網(wǎng)沈的構(gòu)建方法與充電站7中的工業(yè)以太網(wǎng)27的構(gòu)建方法類同。監(jiān)控系統(tǒng)20的構(gòu)建方法與充電站7中的監(jiān)控系統(tǒng)14的構(gòu)建方法類同。充電系統(tǒng)21是指電池更換站8內(nèi)集中充電的充電柜和與充電柜之間用CAN總線 連接的電池柜。充電柜具備以太網(wǎng)通信接口和CAN總線通信接口，以太網(wǎng)接口用于與監(jiān)控 后臺機系統(tǒng)通信，CAN總線通信接口用于與電池柜上充電電池中的電池管理系統(tǒng)通信。計量計費系統(tǒng)22的構(gòu)建方法與充電站7內(nèi)的計量計費系統(tǒng)17的構(gòu)建方法類同。電池更換系統(tǒng)23是指充電電池在充電、更換過程中的管理。充電電池指電池更換 站8內(nèi)待充電的電池、正充電的電池和已充電待更換的電池。電池上裝設(shè)有電池管理系統(tǒng) 和電子識別標簽(RFID)。電池管理系統(tǒng)通過CAN總線通信口實現(xiàn)充電時與充電機之間的通 信。電子識別標簽實現(xiàn)電池身份識別，通過站內(nèi)的無線識別讀寫器，實現(xiàn)電池在電池更換站 內(nèi)充電與換電作業(yè)過程中的自動化。安防系統(tǒng)對的構(gòu)建方法與充電站7中的安防系統(tǒng)16的構(gòu)建方法類同。站外充電樁9的通信網(wǎng)絡(luò)是指安裝在智能小區(qū)、停車場的分散或集中的充電樁。 對于分散的充電樁可以根據(jù)具體情況靈活采用通信方式。單個充電樁通過其上裝有的無線 通訊模塊(因其所在地域的不同，可以采用GPRS、CDMAlx、3G等無線通信網(wǎng)絡(luò)31)將充電樁 連接至運行管理中心設(shè)備，在條件具備時，也可以采用光纖方式傳輸。對于集中在一起的多 個充電樁，可通過現(xiàn)場總線、光纖等有線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，或通過WIFI、Zigbee,433MHz微功率網(wǎng) 30等組成區(qū)域無線網(wǎng)絡(luò)，并經(jīng)區(qū)域通信網(wǎng)關(guān)13傳至運行管理中心設(shè)備。地市公司光纖通信網(wǎng)6是指由地市公司管轄區(qū)域內(nèi)，各充電站、電池更換站、站外 充電樁等組成的光纖通信網(wǎng)。流動的電池、電動汽車組成的臨時網(wǎng)絡(luò)是指站內(nèi)的電池和電動汽車的在充電站7、 電池更換站8或站外充電樁9內(nèi)的通信方式。當電池和電動汽車從站外進入站內(nèi)，完成了 管理層的認證后，便將其通信模式直接切換到本站中來，其通信方式主要是在電動汽車與 非車載充電機之間的CAN總線通信；電動汽車、電池等與站內(nèi)其它通信網(wǎng)通過站內(nèi)無線局 域網(wǎng)絡(luò)進行信息交互；信息的感知與獲取主要利用RFID標識、無線傳感、微功率無線通信 等技術(shù)實現(xiàn)，其中，微功率無線通信技術(shù)可以包括Zigbee、433MHz微功率無線網(wǎng)、adhoc、藍牙等。終端設(shè)備3可以包括電動汽車12、電池10和車載終端11等。如圖4所示，終端 設(shè)備中所涉及的網(wǎng)絡(luò)主要包括設(shè)備身份標識標簽與識別網(wǎng)絡(luò)、車內(nèi)CAN總線通信網(wǎng)絡(luò)、電 池管理系統(tǒng)與充電機通信網(wǎng)絡(luò)、車載終端與運行管理中心設(shè)備之間的無線通信網(wǎng)等。設(shè)備 身份標識標簽與識別網(wǎng)絡(luò)是指通過在終端設(shè)備上貼上RFID標簽，在包括充電站、電池更換 站、配送點、倉庫、重要路口等地方安裝架設(shè)識別裝置，由這些標簽和識別設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)。 車內(nèi)CAN總線通信網(wǎng)絡(luò)是指電池管理系統(tǒng)、車輛儀表、電機控制器、車載終端等組成的CAN 總線通信網(wǎng)。電池管理系統(tǒng)與充電機通信網(wǎng)絡(luò)是指充電過程中，電池管理系統(tǒng)與充電機之 間形成的通信接口。車載終端與運行管理中心設(shè)備之間的無線通信網(wǎng)是指在車載終端上安 裝GSM、GPRS或3G等通信模塊，借助無線通信運營商的基礎(chǔ)通道實現(xiàn)與運行管理中心的互 聯(lián)。圖15是圖1所示充換電系統(tǒng)運行方法的一個實施例的流程示意圖。如圖15所示，該實施例可以包括以下步驟S902，終端設(shè)備通過無線網(wǎng)絡(luò)將運行狀態(tài)發(fā)送至運行管理中心設(shè)備；S904，在終端設(shè)備靠近充電設(shè)備時，利用CAN總線控制充電設(shè)備對電池的充電，通 過無線局域網(wǎng)識別終端設(shè)備，并通過通信網(wǎng)絡(luò)將讀取的終端設(shè)備的信息傳輸至運行管理中 心設(shè)備，其中，終端設(shè)備(即，電池)與充電設(shè)備之間的CAN總線用于對充電過程進行控制 和監(jiān)視；S906，運行管理中心設(shè)備根據(jù)來自終端設(shè)備以及充換電和控制設(shè)備的信息對終端 設(shè)備以及充換電和控制設(shè)備進行監(jiān)管，并通過互聯(lián)網(wǎng)將終端設(shè)備以及充換電和控制設(shè)備互聯(lián)。該實施例通過網(wǎng)絡(luò)將分散孤立的終端設(shè)備和充換電設(shè)施相互聯(lián)通，從而使得運行 管理中心設(shè)備能夠方便地獲取各個設(shè)備的運行狀態(tài)，以使充換電系統(tǒng)全面、快速、準確及直 觀地掌握終端設(shè)備和充換電設(shè)施的運行狀況，為電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。在本發(fā)明方法的另一實施例中，運行狀態(tài)可以包括終端設(shè)備的定位信息以及電池 的狀態(tài)信息，終端設(shè)備可以包括電池、車載終端以及電動汽車；終端設(shè)備通過無線網(wǎng)絡(luò)將運 行狀態(tài)發(fā)送至運行管理中心設(shè)備的步驟可以包括通過輔助GPS方式獲取終端設(shè)備的定位信息；利用電池中的電池管理系統(tǒng)采集電池的狀態(tài)信息；通過無線網(wǎng)絡(luò)將終端設(shè)備的定位信息以及電池的狀態(tài)信息發(fā)送至運行管理中心 設(shè)備。圖16是本發(fā)明充換電系統(tǒng)運行方法的另一實施例的流程示意圖。在該實施例中，終端設(shè)備可以包括電池、車載終端以及電動汽車；如圖16所示，該 實施例可以包括以下步驟S1002，終端設(shè)備通過無線網(wǎng)絡(luò)將運行狀態(tài)發(fā)送至運行管理中心設(shè)備；S1004，在終端設(shè)備靠近充電設(shè)備時，利用CAN總線控制充電設(shè)備對電池的充電， 通過無線局域網(wǎng)識別終端設(shè)備，并通過通信網(wǎng)絡(luò)將讀取的終端設(shè)備的信息傳輸至運行管理 中心設(shè)備；S1006，運行管理中心設(shè)備根據(jù)來自終端設(shè)備以及充換電和控制設(shè)備的信息對終16端設(shè)備以及充換電和控制設(shè)備進行監(jiān)管，并通過互聯(lián)網(wǎng)將終端設(shè)備以及充換電和控制設(shè)備 互聯(lián)；S1008，車載終端通過無線網(wǎng)絡(luò)向運行管理中心設(shè)備發(fā)送服務(wù)請求消息，服務(wù)請求 消息可以包括路況查詢、附近充換電站查詢以及路線查詢中的至少一種；S1010，運行管理中心設(shè)備在數(shù)據(jù)庫中根據(jù)所匯集的信息進行查詢，并對所匯集的 信息進行分析，將分析得到的服務(wù)信息通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至車載終端。在本發(fā)明方法的又一實施例中，在電池充電異常時，由電池中的電池管理系統(tǒng)通 過CAN總線將充電異常情況告知充換電和控制設(shè)備，并由充換電和控制設(shè)備中的控制設(shè)備 控制控制充電設(shè)備對電池終止充電；在電池放電異常時，通過無線網(wǎng)絡(luò)將放電異常情況傳 輸至運行管理中心，運行管理中心可以通過終端設(shè)備中的車載終端將控制命令發(fā)送給電池 管理系統(tǒng)，以終止電池的放電，其中，充電異常情況包括電池總電壓超過預(yù)定值、單體電壓 超過預(yù)定值、電池或電子元件溫度過高、電池管理系統(tǒng)硬件故障、高壓電絕緣薄弱以及連接 器過溫故障等；放電異常情況包括電池或電子元件溫度過高、電池管理系統(tǒng)硬件故障以及 電池欠壓等。以上通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將電池、車載終端、電動汽車、充電樁、充電機等設(shè)備與運行 管理中心設(shè)備集成于一體，使充換電系統(tǒng)能夠全面、快速、準確、直觀地掌握充電設(shè)施運行 狀況，為整個充換電系統(tǒng)的資產(chǎn)管理、物流配送、計費結(jié)算及客戶服務(wù)等運營管理應(yīng)用提供 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，提高了充換電系統(tǒng)的監(jiān)視精度及管理效率，具有很好的產(chǎn)業(yè)前景。雖然已經(jīng)通過示例對本發(fā)明的一些特定實施例進行了詳細說明，但是本領(lǐng)域的技 術(shù)人員應(yīng)該理解，以上示例僅是為了進行說明，而不是為了限制本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域的技 術(shù)人員應(yīng)該理解，可在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，對以上實施例進行修改。本發(fā) 明的范圍由所附權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種充換電系統(tǒng)，其特征在于，包括運行管理中心設(shè)備、充換電和控制設(shè)備以及終端 設(shè)備，其中，所述運行管理中心設(shè)備，用于對所轄區(qū)域內(nèi)充換電業(yè)務(wù)信息進行管理；所述充換電和控制設(shè)備，通過通信網(wǎng)絡(luò)與所述運行管理中心設(shè)備相連，通過無線局域 網(wǎng)和CAN總線與所述終端設(shè)備相連，用于對電池進行充換電、對充換電站進行控制以及識 別所述終端設(shè)備；所述終端設(shè)備，通過通信網(wǎng)絡(luò)與所述運行管理中心設(shè)備相連，用于提供終端設(shè)備的運 行狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述運行管理中心設(shè)備包括省級運行管理服務(wù)器，用于對省級網(wǎng)絡(luò)內(nèi)充換電業(yè)務(wù)的運行進行監(jiān)控和管理，并匯集 充換電業(yè)務(wù)信息；總部級運行管理服務(wù)器，通過光纖網(wǎng)絡(luò)與一個以上省級運行管理服務(wù)器相連，用于對 跨省的充換電業(yè)務(wù)信息進行中轉(zhuǎn)和協(xié)調(diào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述終端設(shè)備包括電池，設(shè)置有GPS定位器、GPRS無線模塊以及電池管理系統(tǒng)，通過無線網(wǎng)絡(luò)與所述運行 管理中心設(shè)備相連，用于通過所述GPS定位器獲取電池的定位信息、通過所述電池管理系 統(tǒng)采集電池的狀態(tài)信息、并通過所述GPRS無線模塊將所述電池的定位信息和所述電池的 狀態(tài)信息傳輸至所述運行管理中心設(shè)備。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述終端設(shè)備包括電池，設(shè)置有電池管理系統(tǒng)，用于采集電池的狀態(tài)信息；車載終端，設(shè)置有GPS定位器和GPRS無線模塊，通過CAN總線通信網(wǎng)絡(luò)與所述電池相 連，通過無線網(wǎng)絡(luò)與所述運行管理中心設(shè)備相連，用于通過所述GPS定位器獲取車載終端 的定位信息、接收所述電池的狀態(tài)信息、并通過所述GPRS無線模塊將所述車載終端的定位 信息和所述電池的狀態(tài)信息傳輸至所述運行管理中心設(shè)備。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述終端設(shè)備包括電動汽車，設(shè)置有GPS定位器和GPRS無線模塊，通過無線網(wǎng)絡(luò)與所述運行管理中心設(shè) 備相連，用于通過所述GPS定位器獲取電動汽車的定位信息、并通過GPRS無線模塊將所述 電動汽車的定位信息傳輸至所述運行管理中心設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述終端設(shè)備上貼有RFID 標簽，以識別所述終端設(shè)備的身份。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述充換電和控制設(shè)備包括充電站，通過光纖網(wǎng)絡(luò)與所述運行管理中心設(shè)備相連；電池更換站，通過光纖網(wǎng)絡(luò)與所述運行管理中心設(shè)備相連；站外充電樁，通過無線網(wǎng)絡(luò)或光纖網(wǎng)絡(luò)與所述運行管理中心設(shè)備相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述充電站包括通過以太網(wǎng)相連的監(jiān)控 系統(tǒng)、交流充電樁、安防系統(tǒng)、計量計費系統(tǒng)、直流充電機以及充電站現(xiàn)場作業(yè)系統(tǒng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電池更換站包括通過以太網(wǎng)相連的 監(jiān)控系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、計量計費系統(tǒng)、電池更換系統(tǒng)、安防系統(tǒng)以及換電站現(xiàn)場作業(yè)系統(tǒng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述站外充電樁包括分散或集中安裝的充電樁，分散安裝的充電樁通過無線網(wǎng)絡(luò)與所述運行管理中心設(shè)備相連，集中安裝的充電 樁組成局域網(wǎng)并通過有線網(wǎng)絡(luò)或無線網(wǎng)絡(luò)與所述運行管理中心設(shè)備相連。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述交流充電樁包括充電控制模塊、電 度表、人機交互模塊和通信模塊，所述充電控制模塊和人機交互模塊通過RS232接口與所 述通信模塊相連，所述電度表通過485接口與所述通信模塊相連。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述通信模塊包括狀態(tài)量采集單元、模 擬量采集單元、保護單元以及通信處理單元。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述直流充電機包括整流柜和直流充電樁。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述整流柜包括充電機控制器和整流 設(shè)備。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述整流柜還包括直流計量計費設(shè)備。
16.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述安防系統(tǒng)包括安防工作站、嵌入 式硬盤錄像機以及前端設(shè)備。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述前端設(shè)備包括紅外對射報警器、充 電站消防報警主機、溫度探測器、攝像頭門禁控制器以及門禁上的讀卡器和磁力鎖。
18.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述CAN總線通信網(wǎng)絡(luò)包括通過CAN總 線相連的電池管理系統(tǒng)、車輛儀表、車載終端以及電機控制器。
19.一種充換電系統(tǒng)的運行方法，其特征在于，包括終端設(shè)備通過無線網(wǎng)絡(luò)將運行狀態(tài)發(fā)送至運行管理中心設(shè)備；在所述終端設(shè)備靠近充換電和控制設(shè)備時，利用CAN總線控制所述充換電和控制設(shè)備 中的充電設(shè)備對電池的充電，通過無線局域網(wǎng)識別所述終端設(shè)備，并通過通信網(wǎng)絡(luò)將讀取 的終端設(shè)備的信息傳輸至所述運行管理中心設(shè)備；所述運行管理中心設(shè)備根據(jù)來自所述終端設(shè)備以及所述充換電和控制設(shè)備的信息對 所述終端設(shè)備以及所述充換電和控制設(shè)備進行監(jiān)管，并通過互聯(lián)網(wǎng)將所述終端設(shè)備以及所 述充換電和控制設(shè)備互聯(lián)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述運行狀態(tài)包括終端設(shè)備的定位信 息以及電池的狀態(tài)信息，所述終端設(shè)備包括電池、車載終端以及電動汽車，所述終端設(shè)備通 過無線網(wǎng)絡(luò)將運行狀態(tài)發(fā)送至運行管理中心設(shè)備的步驟包括通過輔助GPS方式獲取所述終端設(shè)備的定位信息；利用所述電池中的電池管理系統(tǒng)采集電池的狀態(tài)信息；通過無線網(wǎng)絡(luò)將所述終端設(shè)備的定位信息以及電池的狀態(tài)信息發(fā)送至所述運行管理 中心設(shè)備。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述終端設(shè)備包括電池、車載終端以及 電動汽車，所述方法還包括所述車載終端通過無線網(wǎng)絡(luò)向所述運行管理中心設(shè)備發(fā)送服務(wù)請求消息，所述服務(wù)請 求消息包括路況查詢、附近充換電站查詢以及路線查詢中的至少一種；所述運行管理中心設(shè)備在數(shù)據(jù)庫中查詢所匯集的信息，并對所匯集的信息進行分析， 將分析得到的服務(wù)信息通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至所述車載終端。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 在電池充電異常時，由所述電池中的電池管理系統(tǒng)通過CAN總線將充電異常情況告知 所述充換電和控制設(shè)備，并由所述充換電和控制設(shè)備中的控制設(shè)備控制所述充電設(shè)備對所 述電池終止充電；在所述電池放電異常時，通過無線網(wǎng)絡(luò)將放電異常情況傳輸至所述運行管理中心，由 所述運行管理中心通過所述終端設(shè)備中的車載終端將控制命令發(fā)送給所述電池管理系統(tǒng)， 以終止所述電池的放電。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種充換電系統(tǒng)及其運行方法。其中，該系統(tǒng)包括運行管理中心設(shè)備，用于對所轄區(qū)域內(nèi)充換電業(yè)務(wù)信息進行管理；充換電和控制設(shè)備，通過通信網(wǎng)絡(luò)與運行管理中心設(shè)備相連，通過無線局域網(wǎng)和CAN總線與終端設(shè)備相連，用于對電池進行充換電、對充換電站進行控制以及識別終端設(shè)備；終端設(shè)備，通過通信網(wǎng)絡(luò)與運行管理中心設(shè)備相連，用于提供終端設(shè)備的運行狀態(tài)。本發(fā)明通過網(wǎng)絡(luò)將分散孤立的終端設(shè)備和充換電設(shè)施相互聯(lián)通，從而使得運行管理中心設(shè)備能夠方便地獲取各個設(shè)備的運行狀態(tài)，以實現(xiàn)充換電系統(tǒng)對各個設(shè)備的全面監(jiān)控和管理。進一步地，本發(fā)明還能為電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
文檔編號H04L12/40GK102055790SQ20101052152
公開日2011年5月11日 申請日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者劉暢, 朱金大, 李斌, 李英吉, 林晶怡, 王相勤, 白義傳, 胡江溢, 賈俊國, 邱進煊, 陳企楚, 陳毓春 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)電力科學(xué)研究院