充电桩无线通讯组网解决方案

充电桩无线通讯组网解决方案

充电桩,其功能类似于加油站里面的加油机,可以固定在地面或墙壁,安装于公共建筑(公共楼宇、商场、公共停车场等)和居民小区停车场或充电站内,可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。充电桩的输入端与交流电网直接连接,输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。充电桩一般提供常规充电和快速充电两种充电方式,人们可以使用特定的充电卡在充电桩提供的人机交互操作界面上刷卡使用,进行相应的充电方式、充电时间、费用数据打印等操作,充电桩显示屏能显示充电量、费用、充电时间等数据。

功能

充电桩(栓)能实现计时、计电度、计金额充电,可以作为市民购电终端。同时为提高公共充电桩(栓)的效率和实用性,今后将陆续增加一桩(栓)多充和为电动自行车充电的功能。

国内电动汽车充电桩的发展情况

国家电网公司的充电站投资计划:国家电网将分三个阶段大力建设充电站和充电桩。第一阶段(2010年)充电站主设备总投资规模将达到3亿元,在27个网省公司建设75座充电站和6209个充电桩,初步建成电动汽车充电设施网络架构;第二阶段(2011-2015年)投资140亿元,电动汽车充电站规模达到4000座,同步大力推广建设充电桩,初步形成电动汽车充电网络;第三阶段(2016-2020年)投资180亿元,电动汽车充电站达到10000座,同步全面开展充电桩配套建设,建成完整的电动汽车充电网络。到2020年充电站主设备总投资将达到320亿元。2010年充电站主设备中充电机、电能监控系统、有源滤波装置的投资规模分别将达到1.5亿元、2000万元、6300万元,第二阶段的年均投资规模将迅速增长至14.4亿元、1.6亿元、6.72亿元。2010年充电桩投资规模1.6亿元,2011-2015充电桩投资规模45亿元,年均投资9亿元,是第一阶段年均投资规模的5倍。到2020年,充电桩总投资将达到125亿元。

技术实现

电动汽车充电桩作为电动汽车的能量补给装置,其充电性能关系到电池组的使用寿命、充电时间。这也是消费者在购买电动汽车之前最为关心的一个方面之一。实现对动力电池快速、高效、安全、合理的电量补给是电动汽车充电器设计的基本原则,另外,还要考虑充电器对各种动力电池的适用性。

快速充电器的控制系统组成:

地面充电站中充电器的方案

地面充电站中充电器的方案,该充电器由一个能将输人的交流电转换为直流电的整流器和一个能调节直流电功率的地面充电站中充电器的方案功率转换器组成,通过把带电线的插头插入电动汽车上配套的插座中,直流电能就输入蓄电池对其充电。充电器设置了一个锁止杠杆以利于插入和取出插头,同时杠杆还能提供一个确定已经锁紧的信号以确保安全。根据充电器和车上电池管理系统相互之间的通讯,功率转换器能在线调节直流充电功率,而且充电器能显示充电电压、充电电流、充电量和充电费用。这只是充电桩的基本原理,许多细节问题都应在实际应用中不断改进,已得到最便捷的使用方案。

建设要求

作为电网配用电侧的电动汽车充电桩(栓),其结构的特殊性决定了自动化通信系统的特点是被测点多且分散、覆盖面广、通信距离短。并且随着城市的发展,网络拓扑要求具有灵活性和扩展性的结构,因此,电动汽车充电桩(栓)通信方式的选择应考虑如下问题:

(1) 通信的可靠性——通信系统要长期经受恶劣环境和较强的电磁干扰或噪音干扰的考验,并保持通信的畅通。

(2) 建设费用——在满足可靠性的前提下,综合考虑建设费用及长期使用和维护的费用。

(3) 双向通信——不仅能实现信息量的上传,还要实现控制量的下达。

(4) 多业务的数据传输速率——随着以后终端业务量的不断增长,主站到子站、子站到终端之间通信对实现多业务的数据传输速率要求越来越高。

(5) 通信的灵活性和可扩展性——由于充电桩(栓)具有控制点面多、面广和分散的特点,要求采用标准的通信协议,随着“ALL IP”网络技术趋势的发展以及电力运营业务的不断增长,需要考虑基于IP的业务承载,同时要求便于安装施工、调试、运行、维护。

通信方式

电动汽车充电桩属于配电网侧,其通信方式往往和配电网自动化一起综合考虑。通信是配电网自动化的一个重点和难点,区域不同、条件不同,可应用的通信方式也不同,具体到电动汽车充电桩,其通信方式主要有有线方式和无线方式:

(1)有线方式

有线方式主要有:有线以太网(RJ45线、光纤)、工业串行总线(RS485、RS232、CAN总线)。

有线以太网主要优点是数据传输可靠、网络容量大,缺点是布线复杂、扩展性差、施工成本高、灵活性差。

工业串行总线(RS485、RS232、CAN总线)优点是数据传输可靠,设计简单,缺点是布网复杂、扩展性差、施工成本高、灵活性差、通信容量低。

(2)无线方式

无线方式主要采用移动运营商的移动数据接入业务,如:GRPS、3G、4G-LTE等。采用移动运营商的移动数据业务需要将电动汽车充电桩这一电网内部设备接入移动运营商的移动数据网络,极大的方便了现场组网施工;而且随着移动宽带业务在国内的迅速普及和推广,资费越来越低;各种专网技术的实现,安全性也有保证。

应用方案

我公司智联物联的ZD1000系列DTU,提供支持包括GPRS、3G、4G-LTE等整个系列网络解决方案的终端产品,提供工业RS232串口或者RS485通讯接口,可服务于低速数据量情况下充电桩和后台服务器的数据通讯。

我公司智联物联的ZR2000系列工业3G、4G路由器提供移动宽带的数据通讯服务,可承载以太网接口的大数据量传输、视频监控传输、GPS或北斗卫星定位等数据与位置服务。

电动汽车作为一种发展前景广阔的绿色交通工具,今后的普及速度会异常迅猛,未来的市场前景也是异常巨大的。在全球能源危机和环境危机严重的大背景下,我国政府积极推进新能源汽车的应用与发展,充/换电站作为发展电动汽车所必须的重要配套基础设施,具有非常重要的社会效益和经济效益。一场兴建电动汽车充/换电站的运动已经在全国范围内展开。