基于力控eForceCon软件平台的电动汽车充电站应用

摘要：电动汽车充电站作为保障电动汽车正常使用的能源基础服务设施，引起构成设备数量多，用人工方式管理这些设备很难实现，利用先进信息技术实现其运行和管理自动化，降低工作人员的劳动强度，提高充电站运行和管理水平。

关键词：新能源  力控eForceCon软件平台  充电站

1．前言

随着能源的日渐紧缺和大气污染的日益加剧，作为新兴交通工具的电动汽车的研究越来越受到重视。镍氢蓄电池因为其无记忆效果，有很强的过充电和过放电能力，因此越来越受到重视。蓄电池的充放电过程影响着系统的可靠性，而高效可靠的充电系统对整个电动汽车的可靠运行也起着十分重要的作用。为了使电动汽车充电器获得良好的性能指标，必须寻找最佳的充电模式。

美国总统奥巴马的新能源宣言提出：美国要在2015年，实现本土生产新能源车100万辆。法国政府也计划投资20亿欧元，发展电动汽车。

国务院发展研究中心预测，2010年我国汽车将消耗石油1.38亿吨，2020年将达2.56亿吨，约占石油总消耗量43%和67%。面对石油资源的日益紧张，寻找石油替代成为一个刻不容缓的问题。因此，推动电动车及配套充电站的建设，已显得尤为迫切。

图1 充电站总体结构

3、电动车的充电方式

目前电动汽车的充电方式主要有交流充电、直流充电和电池组快速更换3中典型方式。

1）交流充电方式：外部提供220V或380V交流电源给电动汽车车载充电机，由车载充电机给动力蓄电池充电。一般小型纯电动汽车、可外接充电式混合动力电动汽车多采用此种方式。车载充电机一般功率较小，充电时间长。

2）直流充电方式：地面充电机直接输出直流电能给车载动力蓄电池充电，电动汽车只需要提供充电及相关通信接口。地面充电机一般功率大，输出电流电压变化范围宽。有些地面充电机还具备快速充电功能。

3）电池组快速更换方式：电动汽车与充电机无直接联系，而是通过专用电池更换设备将车上少电的电池取下，换上充满电的电池。这个过程所需时间短，电池由地面充电机充满电，并放置在更换专用电池架上备用。

4. 基于力控eForceCon软件平台的充电站监控系统

4.1监控系统建设的必要性

1）保证动力电池充电安全的需要

目前纯电动汽车多使用锂离子蓄电池作为电能存储单元。锂离子电池对充电要求较高，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。充电站监控系统的充电监控功能可以监测电池和充电机当前状态。采用智能充电机的充电保护措施可以有效保证动力蓄电池充电过程的安全。

2）提高充电站运行和管理水平的需要

电动汽车充电站作为保障电动汽车正常使用的能源基础服务设施，引起构成设备数量多，用人工方式管理这些设备很难实现，所以有必要利用先进信息技术实现其运行和管理自动化，降低工作人员的劳动强度，提高充电站运行和管理水平。

4.2监控系统的构成

电动汽车充电站监控系统通过统一的软件监控平台实现对配电、充电、烟雾报警、电池维护、快速更换设备的实时综合监控。图2所示为监控系统架构图。

图2 监控系统架构图

4.3监控系统功能特点

整个系统在上海世博园区率先试点运行，力控科技的eForceCon®监控组态软件结合具有强大数据处理能力的力控pSpace企业实时历史数据库，可完美的实现充电站监控系统的配电监控、电量曲线与报表、事件记录以及数据报警等主要功能。

该系统的关键技术内容有：

★分布式采集：系统工程浩繁，整个系统以对上海世博园区几百个充电站、上千个充电桩的上万个充电数据进行远程监控。为了达到这一目的，系统借助eForceCon的 NET Server 组件构成分布式监控系统。

★数据库交互：借助eForceCon的数据层中间件技术，很方便灵活的实现了力控与ORACLE 数据库之间的数据交互。即实现了ORACLE数据库作为数据来源，也实现了ORACLE 数据库做为历史数据存储库。采用数据层中间件可以将ORACLE数据库的数据当成自己的实时数据进行处理，不需要创建中间变量，减少系统负担。

★基于云技术的计算引擎服务：本系统在分布式应用中将大量的计算功能分布于不同的服务器上运行，基于云计算技术的脚本计算引擎使得整个工程的脚本系统功能强大、运行流畅。虽然脚本分布在不同的分布式终端，但脚本的执行结果在不同终端安全可靠传递。

★基于OpenGL的3D虚拟现实技术：系统中充分利用eForceCon产品提供的3D开发模块，将3DS格式的3D模型导入3D场景，辅以eForceCon 的GDI+渲染技术。使得整个工程画面真实、生动、壮观，组态画面得到用户高度评价。

图3 力控充电站监控系统画面

图4 力控充电站监控系统画面

图5 力控充电站监控系统画面

4.4力控eForceCon软件平台的优势

本系统选用北京三维力控科技有限公司的eForceCon做为二次开发平台软件，正是由于eForceCon SD 2.0的强大功能使得系统得以顺利完工。

力控eForceCon系列是北京三维力控科技面向64位操作系统进行设计、规划的下一代的HMI/SCADA监控组态软件，该产品不但继承了原来ForceControl系列软件产品的优点和特点，而且充分利用了当前IT行业新技术的发展成果，该产品面向.NET应用技术，是web2.0时代的杰作，该产品的推出使民族监控组态软件在大规模SCADA系统中的应用性能上真正的达到国际先进水平。该产品的设计采用了多任务设计，不但可以充分发挥双核CPU的威力，而且极大的保证了系统的稳定性，.NET技术的结合可以使您遨游在网络时代；

该产品支持远程部署，支持在线组态，适合多人协作开发，支持多种数据类型及结构，适合大型SCADA系统和企业生产信息化应用；

eForceCon 的HMI图形系统支持多种数据源，除了自己的实时历史数据库，同步也支持SQL关系数据库和国外大型实时历史数据库等多种数据库系统；

支持大画面漫游，分辨率自动调整，方便工程组态；

支持画面模板、对象模板，类似画面只需要组态一副画面即可，大大降低开发周期；

支持脚本在线调试，变量管理更加方便，变量模板保证快速生成网络工程；

支持多语言切换，保证多语言版本稳定内核，海外扩展更方便；

可以充当力控企业实时历史数据库PSPACE5.0的客户端，与PSPACE系统无缝集成。

5.结束语

基于力控eForceCon®SCADA的监控软件结合具有强大数据处理能力的力控pSpace企业实时历史数据库，通过对充电站的配电、充电、烟雾报警、电池维护、快速更换设备的实时综合监控，实现其运行和管理自动化，降低工作人员的劳动强度，提高充电站运行和管理水平。