專利名稱：分布式充電樁監控系統及監控方法
技術領域：
本發明屬電動汽車充電技術領域，涉及分布式充電樁監控系統及監控方法。
背景技術：
隨著石油資源的緊張和電池技術的發展，以電動汽車為代表的新一代節能與環保 汽車成為汽車工業發展的必然趨勢。隨著電動汽車的發展，對公共充電裝置的需求越來越 大。集中式充電站需架設專用線路及配備電力設備，占地面積大、造價高，無法隨道 路、停車場、小區等公共設施靈活配置，不能夠滿足電動汽車隨時充電的需求。可根據市場 需求靈活、分散布置，為電動汽車提供電源的充電樁，本發明中稱之為分布式充電樁。隨著 今后電動汽車的普及，必然在居民小區、停車場、大型商場以及一些車輛密集區等場所分散 布置大量的分布式充電樁，這些分布式充電樁的監控、管理、維護檢修等問題將不斷凸顯出 來。目前，市場上尚無針對大量分布式充電樁的監控管理系統，而針對集中式充電站的充電 站監控管理系統無法適應分散布置的分布式充電樁的監控管理。此外，如果將每個分散布 置的充電樁的信息直接傳到監控管理信息系統，采用有線方式布線復雜、系統建設難度大， 采用無線方式則占用較多通信資源、通信成本高。因此，亟待提供分布式充電樁監控系統及 監控方法解決上述問題。
發明內容
本發明的目的是提供分布式充電樁監控系統及監控方法，用于遠程監控若干分散 布置的電動汽車充電樁，解決分散布置的分布式充電樁的監控管理問題。本發明是通過下述技術方案實現的。本發明提供了分布式充電樁監控系統，用于遠程監控若干分散布置的電動汽車充 電樁，系統包括監控中心，用于集中管控充電樁及其運行狀態信息，統一管控、下發充電樁的分時 或實時電價信息，以及收集管理充電樁電能計量計費信息，所述的監控中心包括監控主機 和監控前置機，所述的監控主機集成有監控中心所有的監視、控制和管理功能，所述的監控 前置機用于進行數據的統一采集；一個或多個分區監控終端，與監控中心及一定區域內的若干分散布置的充電樁的 充電樁本地監控系統連接，用于對一定區域內的若干分散布置的充電樁的數據進行集中采 集、存儲并根據預定方式轉發到監控中心，以及向充電樁轉發監控中心下達的監控指令，所 述的分區監控終端包括控制處理器單元及與控制處理器單元電連接的存儲器單元、上行通 信接口單元、下行通信接口單元；多個充電樁本地監控系統，用于監控、管理與保護充電樁充電過程，對充電電能進 行計量計費，采集并向分區監控終端上傳充電樁及其運行狀態信息、計量計費信息，以及接 收、執行監控中心下達的監控指令，所述的充電樁本地監控系統集成于充電樁內。
優選地，所述的監控中心到所述的分區監控終端的通信方式為以太網通信或無線 公網通信。優選地，所述的分區監控終端到所述的充電樁本地監控系統的通信方式為電力載
波通信。可選地，所述的監控中心還包括GPS對時裝置。較佳地，所述的監控中心中，監控主機和監控前置機采用雙冗余配置。可選地，所述的分區監控終端還包括與控制處理器單元電連接的GPS定位單元， 所述的GPS定位單元與天線連接。可選地，所述的分區監控終端還包括與控制處理器單元電連接的管理維護接口單兀。較佳地，所述的充電樁本地監控系統包括主控制器CPU和與主控制器CPU電連接 的充電回路主控制開關、充電插座、人機交互裝置、通信裝置、電能計量設備、讀卡器。本發明還提供了一種分布式充電樁監控方法，包括A、監控中心對充電樁下達監控指令，或對分區監控終端下達召測分區監控終端內 所存儲充電樁信息的召測指令；所述的監控指令包括實時電價指令、遠程復位信號、對時信號等。B、根據監控中心下達的監控指令，分區監控終端將監控中心對充電樁下達的監控 指令轉發給對應的充電樁本地監控系統，轉到步驟C;或根據監控中心下達的召測指令，分 區監控終端上傳所召測的數據信息，轉到步驟F ；C、根據分區監控終端轉發的監控中心所下達的監控指令，充電樁本地監控系統執 行指令內容；D、充電樁本地監控系統根據預定條件向分區監控終端上傳數據信息；E、分區監控終端接收各個充電樁本地監控系統上傳的數據信息，并按預定方式存 儲或存儲并轉發給監控中心；F、監控中心接收分區監控終端上傳的數據信息，進行分析處理。本發明所述的監控指令包括實時電價指令、遠程復位信號和對時信號。本發明的有益效果是，可有效、方便地監控分散布置的電動汽車充電樁，提高充電 樁的運行可靠性，降低充電樁運行和維護成本，減輕了監控中心數據存儲負擔，且所述的充 電樁監控系統運行成本較低。根據本發明，通過監控中心對充電樁及其運行狀態信息的集中管控、對分時或實 時電價信息的統一管理下達、對充電電能計量計費信息的收集管理，例如可以及時掌握充 電樁異常情況從而及時進行檢修，可以統一下達實時電價指令從而無需單獨對每個充電樁 進行設置，從而使分散布置的分布式充電樁得到有效監控，便于維護和管理；通過分區監控 終端對一定區域內的若干充電樁的相關數據信息集中傳輸和存儲管理，節約了通信資源和 通信成本，使監控系統運行成本降低，且減輕了監控中心數據存儲負擔。
圖1是本發明分布式充電樁監控系統的總體結構示意圖；圖2是本發明實施例的監控中心結構示意圖3是本發明實施例的分區監控終端結構示意圖；圖4是本發明實施例的充電樁本地監控系統結構示意圖；圖5是本發明一種分布式充電樁監控方法的基本流程圖。以下結合附圖和具體實施例對本發明的內容進一步詳細的說明。
具體實施例方式如圖1所示，本發明提供了分布式充電樁監控系統，用于遠程監控若干分散布置 的電動汽車充電樁，系統包括監控中心、一個或多個分區監控終端，以及多個充電樁本地監 控系統。下面對本發明的監控系統進行詳細描述。監控中心用于集中管控充電樁及其運行狀態信息，統一管控、下發充電樁的分時 或實時電價信息，以及收集管理充電樁電能計量計費信息。分區監控終端與監控中心及一定區域內的若干分散布置的充電樁的充電樁本地 監控系統連接，用于對一定區域內的若干分散布置的充電樁的數據進行集中采集、存儲并 根據預定方式轉發到監控中心，以及向充電樁轉發監控中心下達的監控指令。充電樁本地監控系統用于監控、管理與保護充電樁充電過程，對充電電能進行計 量計費，采集并向分區監控終端上傳充電樁及其運行狀態信息、計量計費信息，以及接收、 執行監控中心下達的監控指令，所述的充電樁本地監控系統集成于充電樁內。監控中心與分區監控終端的通信采用以太網通信。當光纖以太網建設條件不滿足 時采用無線公共網絡GPRS/CDMA等無線通信技術，保證傳輸的安全、穩定、可靠。分區監控終端與分散布置的充電樁本地監控系統的通信采用電力載波通信。為了 保證較高的通訊速率，采用OFDM正交頻分復用技術的電力載波通信。當電力載波通信實施 困難時，根據現場條件采用無線通信網絡，如Zigbee、RFID等無線通信網絡技術。分區監控 終端與分布式充電樁距離較遠時，可能影響正常通信，此時在鏈路上加入相應通信中繼器， 保證通信網絡穩定、可靠。如圖2所示，監控中心包括監控主機和監控前置機。監控主機和監控前置機采用 雙冗余配置。監控主機集成有監控中心所有的監視、控制和管理功能。監控前置機用于進 行數據的統一采集。監控中心還包括GPS對時裝置，用于實現對監控中心、分區監控終端及充電樁本 地監控系統的授時功能。監控中心內部通信采用基于TCP/IP協議的100M高速雙以太網作為通信網絡。通信設備網絡交換機采用工業以太網交換機，支持網絡風暴抑制和網絡流量控制 功能，采用分布式交換處理結構，所有接口模塊均具有本地自主交換的能力。如圖3所示，分區監控終端包括控制處理器單元及與控制處理器單元電連接的存 儲器單元、上行通信接口單元、下行通信接口單元、GPS定位單元及其天線，以及管理維護接 口單元。控制處理器單元即CPU單元，采用ARM7或ARM9控制處理器芯片。存儲器用于存儲來自充電樁本地監控系統的數據信息。上行通信接口單元為網絡接口模塊或/和GPRS/CDMA無線通訊模塊，實現與監控 中心的通信功能。
下行通信接口單元為電力載波發射與接收模塊，實現與充電樁本地監控系統的電 力載波通信。GPS定位單元是為了便于分區監控終端的及時維護、檢修而設置，控制處理單元通 過GPS定位單元及天線建立連接，保證在監控中心統召測時或根據預定的條件進行定位并 返回定位信息。通過GPS定位單元，也可輕易地獲知某個與分區監控終端連接的充電樁所 在的大致地理范圍。管理維護接口單元為RS232接口模塊或USB接口模塊，用于與便攜式計算機建立 連接。系統維護人員可通過管理維護接口單元對分區監控終端或與之連接的充電樁進行查 詢、維護。具體實施時，根據在一定地理區域內分布式充電樁布置的規模和數量配置分區監 控終端，負責分布式充電樁與監控中心之間的數據傳輸與存儲。如圖4所示，充電樁本地監控系統包括主控制器CPU和與主控制器CPU電連接的 充電回路主控制開關、充電插座、人機交互裝置、通信裝置、電能計量設備、讀卡器。充電樁 本地監控系統集成于充電樁內。主控制CPU采用ARM7或ARM9控制處理器芯片。充電回路主控制開關和充電插座是電動汽車充電回路的主要組成部分。一般地， 電動汽車充電回路由主控制開關(2)、保護電路、充電插座(3)連接組成，由供電網絡供電， 通過電纜組件連接到電動汽車充電接口，為電動汽車電池組充電提供電源。充電回路主控 制開關由主控制CPU控制其開合。充電插座了包括與電動汽車的數據接口和電源接口。充電插座與主控制CPU的連 接是指其數據接口與主控制CPU的連接。主控制CPU通過充電插座的數據接口，可獲取充 電插座與電動汽車的連接確認信號，從而獲知充電插座與電動汽車的連接情況。電能計量設備與主控制器CPU通過RS485接口連接，提供電動汽車充電電能量等 信息。電能計量設備通過與電動汽車充電回路電連接，實現電動汽車充電電能量的計量，并 可測量電壓、電流信息。讀卡器用于對充電儲值卡進行數據讀寫。較佳地，讀卡器為卡片吞入式讀卡器。主 控制器CPU通過電能計量設備讀取電動汽車充電電量信息、通過讀卡器讀寫充電儲值卡信 息，從而實現電動汽車充電的計量計費。如圖5所示，本發明還提供了一種分布式充電樁監控方法，包括A、監控中心對充電樁下達監控指令，或對分區監控終端下達召測分區監控終端內 所存儲充電樁信息的召測指令；所述的監控指令包括實時電價指令、遠程復位信號、對時信號等。B、根據監控中心下達的監控指令，分區監控終端將監控中心對充電樁下達的監控 指令轉發給對應的充電樁本地監控系統，轉到步驟C;或根據監控中心下達的召測指令，分 區監控終端上傳所召測的數據信息，轉到步驟F ；C、根據分區監控終端轉發的監控中心所下達的監控指令，充電樁本地監控系統執 行指令內容；D、充電樁本地監控系統根據預定條件向分區監控終端上傳數據信息；所述的預定條件包括監控中心的監控指令、充電異常情況、充電電量情況等。
E、分區監控終端接收各個充電樁本地監控系統上傳的數據信息，并按預定方式存 儲或存儲并轉發給監控中心；所述的預定方式包括針對數據信息的分類進行的處理機制，例如對充電異常信 息進行存儲并轉發給監控中心，對單次充電電能計量計費信息進行存儲等。F、監控中心接收分區監控終端上傳的數據信息，進行分析處理。根據本發明，通過監控中心對充電樁及其運行狀態信息的集中管控、對分時或實 時電價信息的統一管理下達、對充電電能計量計費信息的收集管理，從而使分散布置的分 布式充電樁得到有效監控，便于維護和管理；通過分區監控終端對一定區域內的若干充電 樁的相關數據信息集中傳輸和存儲管理，節約了通信資源和通信成本，且減輕了監控中心 數據存儲負擔。
權利要求
1.分布式充電樁監控系統，用于遠程監控若干分散布置的電動汽車充電樁，其特征在 于，該系統包括監控中心，用于集中管控充電樁及其運行狀態信息，統一管控、下發充電樁的分時或實 時電價信息，以及收集管理充電樁電能計量計費信息，所述的監控中心包括監控主機和監 控前置機，所述的監控主機集成有監控中心所有的監視、控制和管理功能，所述的監控前置 機用于進行數據的統一采集；一個或多個分區監控終端，與監控中心及一定區域內的若干分散布置的充電樁的充電 樁本地監控系統連接，用于對一定區域內的若干分散布置的充電樁的數據進行集中采集、 存儲并根據預定方式轉發到監控中心，以及向充電樁轉發監控中心下達的監控指令，所述 的分區監控終端包括控制處理器單元及與控制處理器單元電連接的存儲器單元、上行通信 接口單元、下行通信接口單元；一個以上充電樁本地監控系統，用于監控、管理與保護充電樁充電過程，對充電電能進 行計量計費，采集并向分區監控終端上傳充電樁及其運行狀態信息、計量計費信息，以及接 收、執行監控中心下達的監控指令，所述的充電樁本地監控系統集成于充電樁內。
2.根據權利要求1所述的分布式充電樁監控系統，其特征在于，所述的監控中心到所 述的分區監控終端的通信方式為以太網通信或無線公網通信。
3.根據權利要求1所述的分布式充電樁監控系統，其特征在于，所述的分區監控終端 到所述的充電樁本地監控系統的通信方式為電力載波通信。
4.根據權利要求1所述的分布式充電樁監控系統，其特征在于，所述的監控中心還包 括GPS對時裝置。
5.根據權利要求1所述的分布式充電樁監控系統，其特征在于，所述的監控中心中，監 控主機和監控前置機采用雙冗余配置。
6.根據權利要求1所述的分布式充電樁監控系統，其特征在于，所述的分區監控終端 還包括與控制處理器單元電連接的GPS定位單元，所述的GPS定位單元與天線連接。
7.根據權利要求1所述的分布式充電樁監控系統，其特征在于，所述的分區監控終端 還包括與控制處理器單元電連接的管理維護接口單元。
8.根據權利要求1所述的分布式充電樁監控系統，其特征在于，所述的充電樁本地監 控系統包括主控制器CPU和與主控制器CPU電連接的充電回路主控制開關、充電插座、人機 交互裝置、通信裝置、電能計量設備、讀卡器。
9.一種根據權利要求1所述的分布式充電樁監控系統的監控方法，其特征在于，包括A、監控中心對充電樁下達監控指令，或對分區監控終端下達召測分區監控終端內所存 儲充電樁信息的召測指令；B、根據監控中心下達的監控指令，分區監控終端將監控中心對充電樁下達的監控指令 轉發給對應的充電樁本地監控系統，轉到步驟C;或根據監控中心下達的召測指令，分區監 控終端上傳所召測的數據信息，轉到步驟F ；C、根據分區監控終端轉發的監控中心所下達的監控指令，充電樁本地監控系統執行指 令內容；D、充電樁本地監控系統根據預定條件向分區監控終端上傳數據信息；E、分區監控終端接收各個充電樁本地監控系統上傳的數據信息，并按預定方式存儲或存儲并轉發給監控中心；F、監控中心接收分區監控終端上傳的數據信息，進行分析處理。
10.根據權利要求9所述的一種分布式充電樁監控方法，其特征在于，所述的監控指令 包括實時電價指令、遠程復位信號和對時信號。
全文摘要
分布式充電樁監控系統及監控方法，監控系統包括用于集中管控充電樁及其運行狀態信息，統一管控、下發充電樁的分時或實時電價信息，以及收集管理充電樁電能計量計費信的監控中心；用于對一定區域內的若干分散布置的充電樁的數據進行集中采集、存儲并根據預定方式轉發到監控中心，以及向充電樁轉發監控中心下達的監控指令的分區監控終端；用于監控、管理與保護充電樁充電過程，對充電電能進行計量計費，采集并向分區監控終端上傳充電樁及其運行狀態信息、計量計費信息，以及接收、執行監控中心下達的監控指令的充電樁本地監控系統。本發明能夠有效、方便地監控分散布置的電動汽車充電樁，提高充電樁運行可靠性，降低充電樁運行和維護成本，減輕監控中心數據存儲負擔。
文檔編號G05B19/418GK101995864SQ20101050821
公開日2011年3月30日 申請日期2010年10月15日 優先權日2010年10月15日
發明者崔玉峰, 張林山, 杜朝波, 楊家全, 楊晴 申請人:云南電力試驗研究院(集團)有限公司