智能充电运行管理系统在电动汽车充电站的应用

李 芳，潘 熙，周新芳

（1.扬州供电公司，江苏 扬州 225009；2.汉中供电局，陕西 汉中 723000）

1 电动汽车充电设施

电动汽车充电设施主要包括平面充电站（换电站）、立体充电站和交流充电桩。充电方式主要有整车充电、电池更换2种方式。整车充电是指不拆卸电池，直接对车辆充电；更换电池是通过更换电池快速实现电动汽车能量补给。其中整车充电方式根据电动汽车电能供给方式又分为直流充电和交流充电方式。

交流充电方式是通过交流充电桩给车载充电机提供一个稳定的交流电源，通过车载充电器给电池组充电。由于能量的限制，交流最大可做到10 kW左右，因此充电时间比较长。直流充电方式是通过直流充电机将电网交流电能变换为大功率直流电能，采用传导方式为电动汽车动力电池充电，主要用于大型车辆的常规充电和快速充电，以及中小型车辆的快速充电。

2 充电监控系统建设的必要性

2.1 保障电动汽车动力电池的安全

目前纯电动汽车多用锂电池作为电能存储单元。锂电池对充电要求比较高，充电过程控制不好，会造成电池永久损坏，甚至引起电池爆炸，因此有必要将电池管理系统与充电机之间建立联系，实时监测电池信息，并采用充电机的保护措施，有效保障锂电池的安全。

2.2 提高充电设施自动化管理水平

电动汽车充电设施由大量的一次、二次电气设备及充电机组成，如果通过人工来管理，不但安全系数低，而且费时费力，所以有必要实现设备运行和管理的自动化。

2.3 保障电网安全运行

电动汽车充电设施是智能电网的一个典型用电设备，如果协调不好，无序充电得不到有效控制，将会出现“峰上加峰”现象，增大电网调峰难度，加大输配电网建设的压力，因此需要建设监控系统，与上级监控系统实时交互数据，实现最优化的充电模式，提高电网的稳定性，提升电能质量。

3 应用实例

全国第一个配置营业厅的大型电动汽车充电站——江苏扬州吴州路充电站设有3台大型直流充电机、4台中型直流充电机、10个交流充电桩，可同时为3辆大型车、4辆中型车、10辆小型车提供快充、慢充、定时、定金额、定电量等多种个性化充电。

扬州吴州路充电站采用的是由国网电力科学研究院自主研发的CEV1000智能充电运行管理系统，整套系统由交流充电桩、直流充电机、配电系统保护测控装置、监控后台、安防监控系统、计量计费系统，有源滤波及无功补偿装置及直流电源系统组成，在统一软件平台上实现了配电监控、充电监控、计量计费和安防系统的有机融合。

3.1 系统功能简介

3.1.1 充电监控功能

（1）交流充电桩充电监控功能

实时采集充电桩的状态量、模拟量，如：跳合闸状态，急停状态，充电连接状态，电流、电压值，同时具备过压、欠压、过负荷的保护功能。

（2）直流充电机充电监控功能

充电机监控系统通过CAN网与电动汽车电池管理系统通信，以此判断电池类型，获得动力电池系统参数、充电前和充电过程中动力电池的状态参数，确保充电过程中蓄电池的温度、充电电压和充电电流不超过允许值。同时，充电机又作为被监控设备，通过CAN网或工业以太网与充电站监控系统通信，上传充电机和动力电池的工作状态、工作参数、故障报警等信息，并接受充电站监控系统的控制命令，执行遥控动作。图1为充电机监控截图。

图1 充电机监控系统截图

3.1.2 配电监控系统

配电监控系统包括测控和保护2个部分，并通过通信管理机实现与充电站监控后台的通信，实时监视充电站内供电系统设备的运行情况，实现数据双向交互，图2为配电监控截图。

图2 配电监控系统截图

3.1.3 计量计费系统

计量计费系统主要实现充电卡发行、充值、管理，实时显示充电设施运行情况等功能，为充电设施的商业化运营提供技术平台。

3.1.4 安防监控系统

安防系统完成充电站的视频监控以及门禁和周界安全的监控，通过后台监控系统获取配电系统监控及充电设施的相关告警信息，用以完成视频联动监控。

3.2 组网方式

直流充电机通过CAN网与电动汽车电池管理系统通信，获取电池的实时信息，同时作为被监控设备，通过CAN-ETH通信终端，与充电站监控后台通信；交流充电桩、配电系统监控装置通过通信管理机与充电站监控后台通信；安防系统通过以太网与充电站监控后台通信，实现安防系统的联动功能。

4 结束语

随着电动汽车产业化的不断推进，监控系统在充电设施建设中的作用将日益显著，不仅能满足充电设施基本功能，而且将全面提高充电设施的智能化、自动化水平，达到无人或少人值守运行，实现充电设施经济、安全、高效运行。

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