CN103439931B - 一种电动汽车与电网实时信息交互系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车与电网实时信息交互系统，系统由实时信息交互及监控管理中心、GPRS/CDMA/3G无线通信链路、以太网通信链路、电动汽车智能车载终端、充电站信息交互及通信接入装置五部分组成。本发明的优点：1．本发明综合了电动汽车与电动汽车充电站信息，采用系统解决方案，实现电动汽车良好使用环境的目标，为电动汽车充电站规划选址提供依据。2.本发明实现了电动汽车与电网信息的互动。

Description

一种电动汽车与电网实时信息交互系统
技术领域
本发明提供了一种电动汽车与电网实时信息交互系统,便于电动汽车推广阶段监测电动汽车和充电站实时信息，保证运行的安全性，电动汽车规模化接入电网时较好地实现对电动汽车有序充电的控制及对电动汽车用户的指导。
背景技术
近年来迫于能源危机和环境污染的压力，电动汽车及相关产业受到国内外广泛关注。电动汽车由于燃料的可再生性、清洁性，逐渐成为国家在新能源汽车产业大力发展的对象。电动汽车正常工作的前提是需要充足的电能，及时为车载动力电池补充电能成为关键。而要保证电动汽车的及时充电首先需要实现与电网之间信息的实时交互、联动，与电动汽车充电站监控中心通信和互动，然后根据电网实时电价、充电站的行进距离及充电预订情况、实时路况等约束因素，通过优化计算，为驾驶员规划出最优的充电路径。
目前，众多电动汽车充电桩和充电站试点工程的建设是单独针对特定用户的。与普通电力用户相比，电动汽车负荷具有明显的不均衡性、随机性和间歇性，从而影响电网的稳定性。根据工信部《电动汽车发展战略研究报告》预测，至2030年，全国电动汽车保有量将达到6000万辆，这将需根据电动汽车用电需求的移动性、多样性、可引导性，从系统优化集成的角度，优化充电站和充电桩的网点布局。
因此，有必要建立一个电动汽车与电网实时信息交互系统，在此系统下，一方面能实时在线监测用户车辆的各种信息，包括车辆位置信息、车用电池的状态信息（电压、电流、电量、SOC、电池状态）、剩余续航里程，提示车辆及时充电、如何少走弯路到最近空闲充电站（充电桩）充电等，另一方面也能远程监视充电站的各充电机、充电桩的运行状态及充电预订及排队情况，在综合监控手段的基础上完整全面地展现充电汽车和智能电网实时交互的全过程，为后续分析及电网实时电价决策奠定基础。
发明内容
本发明提供了一种电动汽车与电网实时信息交互系统。系统综合运用远程数据采集与监控技术（SCADA）、全球卫星定位系统（GPS）技术，地理信息系统（GIS）技术，智能终端设备，无线互联（GPRS/CDMA/3G）以及移动计算技术，搭建了一套对电动汽车充电站信息实时监视、充电汽车电池状态与车辆运行位置实时信息在线集中监视、电池充放电智能提醒与告警、最近充电站以及最佳行进路径搜索以及调度作业综合管理的统一平台，可广泛应用于公共交通充电汽车的实时监视、调度、指挥与管理。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种电动汽车与电网实时信息交互系统由实时信息交互及监控管理中心、GPRS/CDMA/3G无线通信链路、以太网通信链路、电动汽车智能车载终端、充电站信息交互及通信接入装置五部分组成。
1.各部件结构：
1)所述实时信息交互及监控管理中心由前置通信服务器、数据库服务器、WEB服务器、GIS实时监控显示工作站、调度管理工作站组成。
2)所述电动汽车智能车载终端由通信模块、BMS接口程序、GPS模块组成。
3)所述充电站信息交互及通信接入装置由通信模块、OPC接口程序、GPS模块组成。
2.各部分连接关系：
1）所述实时信息及监控管理中心的前置通信服务器、数据库服务器、WEB服务器、GIS实时监控显示工作站、调度管理工作站之间通过交换机实现各服务器间的数据通信，从电动汽车智能车载终端采集的数据经前置通信服务器简单处理后至数据库服务器，WEB服务器、GIS实时监控显示工作站及调度管理工作站通过以太网从数据库服务器提取所需数据。
2）电动汽车智能车载终端通过第一通信模块，经GPRS/CDMA/3G无线通信链路实现与实时信息交互及监控管理中心前置通信服务器通信，采用IEC60870-5-104协议将电动汽车智能车载终端数据传输至实时信息交互及监控管理中心前置通信服务器。
3）充电站信息交互及通信接入装置通过第二通信模块，经以太网通信链路实现与实时信息交互及监控管理中心的通信，采用IEC60870-5-104协议将电动汽车充电站数据传输至实时信息交互及监控管理中心前置通信服务器。
3.各部分功能：
1）所述电动汽车智能车载终端具备BMS接口程序，可与电动汽车车载BMS电池管理系统通信，从而采集电动汽车车载电池状态信息；具备第一GPS模块，可采集电动汽车车辆位置信息；通过电动汽车智能车载终端的第一通信模块，经过GPRS/CDMA/3G无线通信链路将数据上传至实时信息交互及监控管理中心的前置通信服务器。
2）所述充电站信息交互及通信接入装置具备与充电站监控系统通信的OPC接口程序，可与电动汽车充电站监控系统通信，从而实现电动汽车充电站信息的采集功能，具备第二GPS模块，可采集电动汽车充电站位置信息；具备第二通信模块，通过第二通信模块经以太网通信链路将电动汽车充电站信息上传至实时信息交互及监控管理中心的前置通信服务器。
3）电动汽车智能车载终端、充电站信息交互及通信接入装置分别通过GPRS/CDMA/3G无线通信链路和以太网通信链路将终端数据上传至实时信息交互及监控管理中心，同时也分别通过GPRS/CDMA/3G无线通信链路和以太网通信链路接收实时信息交互及监控管理中心下发指令。
本发明与现有的电动汽车或电动汽车充电站监控系统相比突出的优点表现在：
1.本发明提出一种能实现电动汽车及充电站信息综合监测系统，综合了电动汽车与电动汽车充电站信息，采用系统解决方案，实现电动汽车良好使用环境的目标，为电动汽车充电站规划选址提供依据。
2.本发明结合远程数据采集与监控技术（SCADA）、全球卫星定位系统（GPS）技术，地理信息系统（GIS）技术，无线互联（GPRS/CDMA/3G）以及移动计算技术，实现电动汽车与电网信息的互动。
附图说明
图1是本发明电动汽车与电网实时信息交互系统结构示意图。
图中，实时信息交互及监控管理中心1、GPRS/CDMA/3G无线通信链路2、以太网通信链路3、电动汽车智能车载终端4、充电站信息交互及通信接入装置5。
具体实施方式
为了能清晰地认识和理解本发明的上述目的、特点和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步阐述。
在下面的阐述中描述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于此描述的其他方式来实施，因此本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。
电动汽车与电网实时信息交互系统结构如图1所示：
一种电动汽车与电网实时信息交互系统由实时信息交互及监控管理中心1、GPRS/CDMA/3G无线通信链路2、以太网通信链路3、电动汽车智能车载终端4、充电站信息交互及通信接入装置5五部分组成。其中，电动汽车智能车载终端4和充电站信息交互及通信接入装置5为终端数据采集模块，GPRS/CDMA/3G无线通信链路2和以太网通信链路3为数据传输介质，实时信息交互及监控管理中心为系统数据监控与管理中心。
1.各部件结构：
1)所述实时信息交互及监控管理中心1由前置通信服务器、数据库服务器、WEB服务器、GIS实时监控显示工作站、调度管理工作站组成。
2)所述电动汽车智能车载终端4由通信模块、BMS接口程序、GPS模块组成。
3)所述充电站信息交互及通信接入装置5由通信模块、OPC接口程序、GPS模块组成。
2.各部分连接关系：
1）所述实时信息及监控管理中心1的前置通信服务器、数据库服务器、WEB服务器、GIS实时监控显示工作站、调度管理工作站之间通过交换机实现各服务器间的数据通信，从电动汽车智能车载终端采集的数据经前置通信服务器简单处理后至数据库服务器，WEB服务器、GIS实时监控显示工作站及调度管理工作站通过以太网从数据库服务器提取所需数据。
2）电动汽车智能车载终端4通过第一通信模块，经GPRS/CDMA/3G无线通信链路2实现与实时信息交互及监控管理中心1前置通信服务器通信，采用IEC60870-5-104协议将电动汽车智能车载终端数据传输至实时信息交互及监控管理中心前置通信服务器。
3）充电站信息交互及通信接入装置5通过第二通信模块，经以太网通信链路3实现与实时信息交互及监控管理中心1的通信，采用IEC60870-5-104协议将电动汽车充电站数据传输至实时信息交互及监控管理中心前置通信服务器。
3.各部分功能：
1）所述电动汽车智能车载终端4具备BMS接口程序，可与电动汽车车载BMS电池管理系统通信，从而采集电动汽车车载电池状态信息；具备第一GPS模块，可采集电动汽车车辆位置信息；通过电动汽车智能车载终端的第一通信模块，经过GPRS/CDMA/3G无线通信链路2将数据上传至实时信息交互及监控管理中心1的前置通信服务器。
2）所述充电站信息交互及通信接入装置5具备与充电站监控系统通信的OPC接口程序，可与电动汽车充电站监控系统通信，从而实现电动汽车充电站信息的采集功能，具备第二GPS模块，可采集电动汽车充电站位置信息；具备第二通信模块，通过第二通信模块经以太网通信链路3将电动汽车充电站信息上传至实时信息交互及监控管理中心1的前置通信服务器。
3）电动汽车智能车载终端4、充电站信息交互及通信接入装置5分别通过GPRS/CDMA/3G无线通信链路2和以太网通信链路3将终端数据上传至实时信息交互及监控管理中心1，同时也分别通过GPRS/CDMA/3G无线通信链路2和以太网通信链路3接收实时信息交互及监控管理中心1下发指令。
具体实施方式：
所述电动汽车车载智能终端4将采集到的车载电池信息、车辆位置信息等通过GPRS/CDMA/3G无线通信链路2与实时信息交互及监控管理中心1通信，通过IEC60870-5-104通信协议进行数据传输，该数据经过非对称加密传输，数据传输传输至实时信息交互及监控管理中心1的前置通信服务器，实时信息交互及监控管理中心1通过单向认证验收数据，最终将数据存储至实时信息交互及监控管理中心1数据库服务器。
电动汽车智能车载终端4具有采集电动汽车车辆位置信息和获取电动汽车车辆电池状态信息功能；电动汽车智能车载终端4中的信息通过第一通信模块，经GPRS/CDMA/3G无线通信链路2将采集的数据传输到实时信息交互及监控管理中心1的前置通信服务器，并存储到数据库服务器，实时信息交互及监控管理中心1的前置通信服务器、数据库服务器、WEB服务器之间通过以太网进行通信来获取所需数据并进行统计处理；同时，实时信息交互及监控管理中心1可将电动汽车充电站信息、电动汽车车辆告警信号、电动汽车车辆控制指令等信息通过GPRS/CDMA/3G无线通信链路2下发至电动汽车智能车载终端4，电动汽车智能车载终端4根据下发指令进行相应操作，通过以上过程即可实现实时信息交互及监控管理中心1对电动汽车的监控与管理。
所述电动汽车信息交互及通信接入装置5将采集到的电动汽车充电站信息等通过以太网通信链路3与实时信息交互及监控管理中心1通信，通过IEC60870-5-104通信协议进行数据传输，该数据经过非对称加密传输，数据传输至实时信息交互及监控管理中心1的前置通信服务器，实时信息交互及监控管理中心通过单向认证验收数据，最终将数据存储至实时信息交互及监控管理中心1的数据库服务器。
充电站信息交互及通信接入装置5通过OPC接口程序、第二GPS模块获取电动汽车充电站充电机及配电房信息，信息通过充电站信息交互及通信接入装置的第二通信模块，经以太网通信链路3传输至实时信息交互及监控管理中心1的前置通信服务器，再存储到数据库服务器，实时信息交互及监控管理中心1的前置通信服务器、数据库服务器、WEB服务器之间通过以太网进行通信，各服务器根据需要获取数据并进行统计处理，同时，实时信息交互及监控管理中心1可将电动汽车车辆信息、充电机告警及充电机状态等信息通过以太网通信链路下发至充电站信息交互及通信接入装置5，通过以上过程即可实现实时信息交互及监控管理中心1对电动汽车充电站的监控与管理，并实现电动汽车与电网信息的交互。
实时信息交互及监控管理中心1的数据库服务器和web服务器通过与前置服务器进行数据交换，可实现基于GIS画面的电动汽车与充电站实时监控和跟踪以及数据的web发布。
实现实时信息交互及监控管理中心1的GIS实时监控工作站以及调度管理工作站通过交换机存取数据库服务器数据，实现数据发布、实时显示等功能。
实时信息交互及监控管理中心1采用基于window操作系统应用软件，安装于具有公网固定IP的专用服务器上，其功能包括，收发数据，通过IEC60870-5-104协议收集终端数据，并以同样的方式将控制命令发送至各终端；分析处理采集的终端数据，在采集到的终端数据基础上，生成充电汽车历史曲线、报表，提供充电汽车最佳充电线路，实现充电站及电动汽车数据查询统计等；GIS显示和WEB发布。

Claims (1)

1.一种电动汽车与电网实时信息交互系统，其特征在于：系统由实时信息交互及监控管理中心、GPRS/CDMA/3G无线通信链路、以太网通信链路、电动汽车智能车载终端、充电站信息交互及通信接入装置五部分组成；
1)各部件结构：
(1)所述实时信息交互及监控管理中心由前置通信服务器、数据库服务器、WEB服务器、GIS实时监控显示工作站、调度管理工作站组成；
(2)所述电动汽车智能车载终端由第一通信模块、BMS接口程序、第一GPS模块组成；
(3)所述充电站信息交互及通信接入装置由第二通信模块、OPC接口程序、第二GPS模块组成；
2)各部分连接关系：
(1)所述实时信息交互及监控管理中心的前置通信服务器、数据库服务器、WEB服务器、GIS实时监控显示工作站、调度管理工作站之间通过交换机实现各服务器间的数据通信，从电动汽车智能车载终端采集的数据经前置通信服务器简单处理后至数据库服务器，WEB服务器、GIS实时监控显示工作站及调度管理工作站通过以太网从数据库服务器提取所需数据；
(2)电动汽车智能车载终端通过第一通信模块，经GPRS/CDMA/3G无线通信链路实现与实时信息交互及监控管理中心前置通信服务器通信，采用IEC60870-5-104协议将电动汽车智能车载终端数据传输至实时信息交互及监控管理中心前置通信服务器；
(3)充电站信息交互及通信接入装置通过第二通信模块，经以太网通信链路实现与实时信息交互及监控管理中心的通信，采用IEC60870-5-104协议将电动汽车充电站数据传输至实时信息交互及监控管理中心前置通信服务器；
3)各部分功能：
(1)所述电动汽车智能车载终端具备BMS接口程序，可与电动汽车车载BMS电池管理系统通信，从而采集电动汽车车载电池状态信息；具备第一GPS模块，可采集电动汽车车辆位置信息；通过电动汽车智能车载终端的第一通信模块，经过GPRS/CDMA/3G无线通信链路将数据上传至实时信息交互及监控管理中心的前置通信服务器；
(2)所述充电站信息交互及通信接入装置具备与充电站监控系统通信的OPC接口程序，可与电动汽车充电站监控系统通信，从而实现电动汽车充电站信息的采集功能；具备第二GPS模块，可采集电动汽车充电站位置信息；具备第二通信模块，通过第二通信模块经以太网通信链路将电动汽车充电站信息上传至实时信息交互及监控管理中心的前置通信服务器；
(3)电动汽车智能车载终端、充电站信息交互及通信接入装置分别通过GPRS/CDMA/3G无线通信链路和以太网通信链路将终端数据上传至实时信息交互及监控管理中心，同时也分别通过GPRS/CDMA/3G无线通信链路和以太网通信链路接收实时信息交互及监控管理中心下发指令。
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