CN103645717B - Can总线和gprs的电动汽车充电桩联网监控*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种CAN总线和GPRS的电动汽车充电桩联网监控***，本***功能主要包括网络通信和控制两部分，将不同区域的电动汽车充电桩充电信息通过站内CAN总线传输到本区域的充电站控制中心，充电站控制中心通过集中器将信息汇集到上位机显示，进而掌握每个充电桩充电情况，然后每个充电站的信息通过GPRS移动网络将本站所有充电桩的充电信息发送到区域总监控中心，总监控中心根据采集来的数据判断是否充电设备处在安全状态，可以有效的控制各充电站的充电。基于CAN总线和GPRS的电动汽车充电桩联网监控***解决了大量交流充电桩而无法集中监控的问题，对运行人员充分掌握电动汽车充电状况以及后期的决策分析都具有重要的实际意义，从而加快推广新能源电动汽车发展与应用。

Description

CAN总线和GPRS的电动汽车充电桩联网监控***
技术领域
本发明涉及计算机网络通信控制领域，具体涉及一种CAN总线和GPRS的电动汽车充电桩联网监控***。
背景技术
在全球能源危机和环境危机严重的大背景下，为缓解日益严重的能源危机和环境污染，汽车工业工业向着清洁、环保、节能方向发展，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。发展节能与新能源汽车是降低汽车燃料消耗量，缓解燃油供求矛盾，减少尾气排放，改善大气环境，促进汽车产业技术进步和优化升级的重要举措。我国政府积极推进新能源汽车的应用与发展，新能源汽车主要包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车及燃料电池汽车，经过近10年的研究开发和示范运行，基本具备产业化发展基础，电池、电机、电子控制和***集成等关键技术取得重大进步，纯电动汽车和插电式混合动力汽车开始小规模投放市场，然而充电站作为发展电动汽车所必须的重要的配套基础设施，建设有所缓慢，为适应电动汽车快速发展变化的要求，加快充电站的建设就显得具有非常重要的社会效益和经济效益。按照国务院关于印发节能与新能源汽车产业发展规划（2012―2020年）的通知，为落实国务院关于发展战略性新兴产业和加强节能减排工作的决策部署，加快培育和发展节能与新能源汽车产业，全国各地已经开始大量建设交流充电桩，国家电网计划在“十二五”期间建设充电桩22万个，面对大量的充电桩，建立配套的监控***是保证充电***安全高效运行的必要条件，从而能更有效的对某一区域的电动汽车充电情况进行监测分析和评估。基于CAN总线和GPRS网络的充电桩管理***是解决大量交流充电桩而无法集中监控问题的关键，而且对运行人员充分掌握电动汽车充电状况以及后期的决策分析都具有重要的实际意义，从而进一步加快推广新能源电动汽车发展与应用。
发明内容
1）监控***硬件开发：监控***采用最先进的32位ARM Cotex－M3微控制器，性价比高，运行速度快，可提供调试特性以及支持更高级别的块集成，操作频率可达到100MHz，2条CAN通道和以太网MAC接口，方便***硬件设计。其监控***硬件还包括读卡、刷卡电路、计量计费电路、报警语音提示电路、液晶显示电路、集中器CAN通信电路、电池管理***CAN通信电路、充电回路、继电器控制输出电路、安全充电指示电路、电缆检测电路、CAN转RS232智能协议转化器以及GPRS无线数据传输单元。
2）监控***软件开发：软件***开发内容包括充电桩主程序设计、CAN通信设计、GPRS网络通信设计、电表抄读模块、集中器通信模块、BMS通信模块、保护程序模块、显示模块以及上位机软件开发模块。
3）监控***远程网络通信研究:远程通信网络的研究主要指充电站内部的设备与监控中心之间的通信，通过研究GPRS无线传输网络将充电站内部的视频监控，充电桩工作运行状态、结算信息、生产调度等传输到主控中心。
4）监控***站内网络通信研究:站内网络通信研究主要指内部充电桩采集到的信息与集中控制器之间以及与车载电池管理***之间的近距离通信。站内通信主要采用CAN总线通信。
5）监控***上位机设计:监控***上位机设计采用美国公司的LabVIEW虚拟仪器软件开发***，图形化的编辑环境适用于信号处理和监控***。开发上位机监控***主要包括网络软件编程和界面设计，其主要实现功能为：一、实时监控充电状态，实时与监控中心交换工作运行数据；二、提供良好的人机交互界面，有利于监控中心人员能方便的查询、掌握每个交流充电桩的状况，并根据需要实现相应的控制操作。上位机设计中还包括充电机使用情况查询、电池使用情况的查询功能。
6）监控***数据库设计:数据库的设计是管理***的关键所在，数据库设计不合理将会增加***开发难度，影响实际运行性能。监控***数据库的设计包括以下几部分：一、管理员信息表；二、充电机档案表；三、电池档案表；四、充电异常表；五、电池充电信息表；六、充电机报废表；七、电池报废表；八、充电机充电信息表.
附图说明
图1为CAN总线和GPRS的电动汽车充电桩联网监控***整体框架图。
图2为本发明充电桩硬件电路控制框架图。
具体实施方式
电动汽车充电桩的控制电路主要由嵌入式ARM处理器完成，用户可自助刷卡进行用户鉴权、余额查询、计费查询等功能，也可提供语音输出接口，实现语音交互。用户可根据液晶显示屏指示选择4种充电模式：包括按时计费充电、按电量充电、自动充满、按里程充电。
电动汽车充电机控制器与集中器利用CAN总线进行数据交互，集中器与服务器平台利用有线互联网或无线GPRS网络进行数据交互，本发明采用无线GPRS网络进行数据交互，电量计费和金额数据实现安全加密，数据安全加密传输选择特殊的专用VPN形式入网，双方路由器采用私有IP进行广域网连接，通信建立加密通道，为客服端分配专用VPN号，普通用户不能进入，保证了内容信息的安全。
电池管理******(BMS)的主要功能是监控电池的工作状态(电池的电压、电流和温度)、预测动力电池的电池容量(SOC)和相应的剩余行驶里程，进行电池管理以避免出现过放电、过充、过热和单体电池之间电压严重不平衡现象，最大限度地利用电池存储能力和循环寿命。监控平台通过充电桩的控制器与BMS之间的数据交换，然后通过集中器获得电池的工作状态，包括电压、电流和温度传到上位机监控界面，便于管理人员监视和控制。
充电服务管理平台即充电桩集群网络监控平台主要完成以下功能：充电管理、充电运营、综合查询。充电管理对***涉及到的基础数据进行集中式管理，如电动汽车信息、电池信息、用户卡信息、充电桩信息等；充电运营主要对用户充电进行计费管理；综合查询指对管理及运营的数据进行综合分析查询。

Claims (5)

1.一种CAN总线和GPRS的电动汽车充电桩联网监控***，监控***核心硬件采用最先进的32位ARM，其监控***硬件电路包括读卡、刷卡电路、计量计费电路、报警语音提示电路、液晶显示电路、集中器的CAN通信电路、电池管理***的CAN通信电路、充电回路、继电器控制输出电路、安全充电指示电路、电缆检测电路、CAN转RS232智能协议转化器以及GPRS无线数据传输单元；
所述电池管理***监控电池的工作状态、预测动力电池的电池容量和相应的剩余行驶里程，进行电池管理以避免出现过放电、过充、过热和单体电池之间电压严重不平衡现象，最大限度地利用电池存储能力和循环寿命；监控平台通过充电桩的控制器与所述电池管理***之间的数据交换，然后通过所述集中器获得电池的工作状态，包括电压、电流和温度传到上位机监控界面，便于管理人员监视和控制；
电动汽车充电机控制器与集中器利用CAN总线进行数据交互，集中器与服务器平台利用有线互联网或无线GPRS网络进行数据交互，采用无线GPRS网络进行数据交互，电量计费和金额数据实现安全加密，数据安全加密传输选择特殊的专用VPN形式入网，双方路由器采用私有IP进行广域网连接，通信建立加密通道，为客服端分配专用VPN号，普通用户不能进入，保证了内容信息的安全。
2.根据权利要求1所述一种CAN总线和GPRS的电动汽车充电桩联网监控***，其特征在于：所述控制器为ARM。
3.根据权利要求1所述一种CAN总线和GPRS的电动汽车充电桩联网监控***，其特征在于：硬件电路包括读卡、刷卡电路、计量计费电路、报警语音提示电路、液晶显示电路、集中器CAN通信电路、电池管理***CAN通信电路、充电回路、继电器控制输出电路、安全充电指示电路、电缆检测电路、CAN转RS232智能协议转化器以及GPRS无线数据传输单元。
4.根据权利要求1所述一种CAN总线和GPRS的电动汽车充电桩联网监控***，其特征在于：***主要通过CAN总线和GPRS网络实现信息传输。
5.根据权利要求1所述一种CAN总线和GPRS的电动汽车充电桩联网监控***，其特征在于：软件***包括充电桩主程序设计、CAN通信设计、GPRS网络通信设计、电表抄读模块程序、集中器通信模块程序、BMS通信模块程序、保护程序模块程序、显示模块程序以及上位机软件开发模块程序。
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