网的安全稳定有重要意义。 关键词：综合在线监控；智能终端；ＢＭＳ系统；充电站监控；电动汽车监控
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｔａｋｅ ｆｕｌｌ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｔｏ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ
ａｎｄ
ｍａｉｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ
ａｃｃｅｓｓ
ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ
ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ ｆｏｕｒ ｐａｒｔｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｔｅｒｍｉｎａｌ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ
ｖｅｈｉｃｌｅ，ｔｈｅ
ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｘｃｈａｎｇｅ
ｔｈｅ
ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ
ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｔｈｅ
ｃｈａｒｇｉｎｇ
ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ
ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｔｈｅ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ａｌｅｒｔ
ａｎｄ
ａｌａｒｍ ｏｆ ｂａａｅｒｙ
ｃｈａｒｇｉｎｇ ａｎｄ ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ，ｔｈｅ
ＳＯ
ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ ｉｎｑｕｉｒｉｎｇ ｏｆ ｖｅｈｉｃｌｅ
ｓｙｓｔｅｍ
ｐｏｗｅｒ鲫ｄ，ａｎｄ
ｔｏ
ｃｏｎｓｉｄｅｒ ｔｈｅ ｓｅｃｕｒｉｔｙ
ａｎｄ
ｐｏｗｅｒ画ｄ
ａｔ
ｔｈｅ
ｓａｌｎｅ
ｔｉｍｅ，ｔｈｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｘｃｈａｎｇｅ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ａｎｄ
ａｒｅ
ｐｏｗｅｒ酣ｄ
ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅ
示。
充电站信息接人终端由２路串口、２路１００
Ｍ
网络口、２路光纤接口组成，接人的相关信息有：充 电站运行工况（电压，电流，功率）、视频信号、充电汽 车工况等。充电站一般都安装有监控系统，用以实时 监控充电站的运行工况。通过该接人终端，能监视充 电站的运行工况、电气量等，通过光纤或ＧＰＲＳ公 网，接人实时信息交互及监控管理中心。 １．５通信链路 通信链路是终端与监控中心间的数据传输通 道，可选用中国移动ＧＳＭ／ＧＰＲＳ通信平台、联通公 司的ＷＣＤＭＡ或中国电信的ＣＤＭＡ。
２０１３年第３６卷第５期
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广西电力
ＧＵＡＮＧＸＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷ－ＥＲ
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电动汽车与电网一体化信息交互系统设计与实现
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ
Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｇｒｉｄ
ｏｎ．Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ
ｇｒｅａｔ ｂａｓｉｃ
ｐｌａｔｆｏｒｍ
ｆｏｒ ｔｈｅ ｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ，ａｎｄ ｂｕｔ ａｌｓｏ ｈａｓ ｇｒｅａｔ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ
ｔｏ
ｔｈｅ
ｃｈａｒｇｉｎｇ
ｑｕｅｕｅ。ｔｈｅ ｓｅａｒｃｈｉｎｇ ｏｆ ｓｈｏｒｔｅｓｔ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｌｌ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｐｒｏｖｉｄｅ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ
ａ
ｃｈａｒｇｉｎｇ
ｐａｔｈ，ｔｈｅ ＷＥＢ ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ＧＩＳ ｄｉｓｐｌａｙ ａｎｄ
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。 文中介绍了电动汽车与电网实时信息交互系统 的拓扑结构及工作原理，描述了各组成部分的功能， 及系统软硬件的实现方法。该系统可监测电动汽车 及充电站充电设施、配电房的实际运行情况，为实现 高效、智能、规范的网络化建设与运营奠定基础。
收稿日期：２０１３—０４一０１
万方数据
电动汽车ＧＰＲＳ／３Ｇ１ ＧFra bibliotekＲＳ／３Ｇ／Ｊ
车载终端ＣＤＭＡ【ＣＤＭＡ Ｊ
一－－霸：凰ｊ避篓蘑Ｑ
ＧＰＲＳ／３Ｇ／
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理机、数据库服务器、ＷＥＢ服务器、ＧＩＳ实时监控显 示工作站、调度管理工作站及大屏幕投影显示系统 组成，位于远方机房的指挥控制中心，负责通过 ＧＰＲＳ／ＣＤＭＡ／３Ｇ等无线网络将充电汽车的实时行驶 状态（汽车电池容量，当前电量及充电汽车所在位置
ｄｅｖｉｃｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｉｎｇ ｓｔａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ ｓｕｃｈ
ＩｔＳ
ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｘｃｈａｎｇｅ ａｎｄ
ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ
ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ
ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ
ｓｔａｔｉｏｎ
ｃｅｎｔｅｒ，ｔｈｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ
ｌｉｎｋ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ
格式。
１．３实时信息交互及监控管理中心 实时信息交互及监控管理中心提供了基于ＧＩＳ 画面的监控、调度、报警功能和其他信息服务，并对 整个系统的软、硬件进行协调管理。该系统由前置管
３）提供电动汽车运行ＧＩＳ信息。系统可对车辆 的运行过程进行实时监控和跟踪，具有车辆运行轨
万方数据
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介绍了系统结构、工作原理及主要功能。系统由电动汽车智能车载终端、充电站信息交互及接人装置、实时信息交互及监控管理 中心、通信链路四部分组成，具有电动汽车信息监控、充电站信息监控、电池充放电智能提醒与告警、汽车充电排队情况实时查 询、最短充电路径搜索、ＷＥＢ发布、ＧＩＳ显示等功能。该系统的开发应用为电动汽车大规模应用提供良好的基础平台，对保证电
吴丽芳，高立克，李克文
ＷＵ
Ｌ－ｆａｎｇ，ＧＡＯ
Ｌｉ－ｋｅ，ＬＩ Ｋｅ－ｗｅｎ
（广西电网公司电力科学研究院，南宁５３００２３） （Ｇｕａｎｇｘｉ
Ｐｏｗｅｒ Ｇｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎａｎｎｉｎｇ
５３００２３，Ｃｈｉｎａ）
摘要：为充分发挥电动汽车规模化接入电网的优势，考虑电网的安全稳定性，设计了电动汽车与电网一体化信息交互系统。
２系统功能设计与实现
２．１ ２．１．１
系统功能 系统主要功能
１）系统可实时监测电动汽车电池信息及充电站 充电机信息。电动汽车电池信息为：ＳＯＣ、总电压、总 电流、电池温度、电池单体电压等１４１。充电站信息为： 充电机状态、充电电流、充电电压、充电机谐波含量 等。当系统检测到充电汽车需要进行充电时，会提示 驾驶员最近的充电站，当充电汽车到达充电站后，系 统根据充电站每个充电机的实际充电情况以及当前 需要充电的充电汽车数，启动在线实时优化分析模 块，通过车载模块对充电汽车驾驶员进行最优路线 提示，供驾驶员选择。 ２）充电汽车信息存取功能。系统将每台电动汽 车上送的相关数据进行历史存储，生成历史报表、历 史曲线供系统管理员定期维护查询。报表支持人为 定值并查询统计，形成图表，并且可以输出到Ｅｘｃｅｌ
ｐｏｗｅｒ酣ｄ．
ｏｎ－ｌｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ．ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｔｅｒｍｉｎａｌ－ＢＭＳ ｓｙｓｔｅｍ－ｃｈａｒｇｉｎｇ ｓｔａｔｉｏｎｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ
中图分类号：Ｕ４６９．７２；ＴＭ７６２文献标志码：Ａ
１．４充电站信息接入终端
电动汽车实时信息交互平台基本架构
系统主要由４部分组成：电动汽车车载终端模 块、实时信息交互及监控管理中心、充电站信息接入 及交互装置、通信链路。电动汽车车载终端模块、充 电站信息接人及交互装置为最底层数据采集终端， 其可分别与电动汽车电池管理（ＢＭＳ）系统及充电站 监控系统进行数据通信和交互，实现对电动汽车电 池信息、位置信息及充电站信息的采集，并通过 ＧＰＲＳ模块发至具有固定公网ＩＰ地址的实时信息交 互及监控管理中心。监控中心前置机通信服务器将 终端数据进行简单处理后通过以太网存储至数据库 服务器，ＷＥＢ、ＧＩＳ等工作站即可通过以太网在数据 库服务器获取所需的数据，进行相应的处理，实现 ＷＥＢ发布和ＧＩＳ显示。同理，实时信息交互及监控 管理中心也可通过无线公网对车辆进行监控或提供 相应的高级应用服务。 １．２电动汽车车载终端模块 电动汽车车载终端模块包括ＢＭＳ电池信息采 集与管理系统、ＧＰＳ接收机及相应天线、ＧＳＭ／ＧＰＲＳ 模块等。电动汽车车载模块不仅具有普通车载信息 系统定位通信导航功能，而且能够采集电动汽车车 辆自身和电池有关的信息，并将信息无线发送给远 程的监控中心，为车辆的可靠稳定运行提供保障。车 载模块实时将充电汽车的ＢＭＳ电池信息采集载入， 定期启动与指挥中心的信息交互平台，通过 ＧＰＲＳ／ＣＤＭＳ／３Ｇ，将车上的实时信息（电池信息，车 辆所在的位置的经纬度）上送到信息交互平台系统， 并接收信息交互平台系统的实时指令（支持自定义 格式的信息）或报警信息，显示给驾驶员看，供驾驶 员选择操作使用。报警方式有：语音，短信，屏幕显
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迹回放功能，可根据车载设备上传的经、纬度信息经 地图匹配计算后，在电子地图上用不同颜色实时显 示车辆运行的位置和运行状况，供用户监控查看。 ４）实现分组或分级监控。系统对使用不同种类 电池的车辆进行分组、分等级监控，系统屏幕可监控 全部或部分车辆，亦可开窗口单独监控重点车辆，被 监控的重点车辆始终移不出监控窗口；对用不同类 型电池的车辆用不同颜色的位图标识；能在显示屏 中显示多个窗口，显示作为重点监控对象的车辆。 ２．１．２系统扩展功能 １）定期上传电池图片。通过车载模块附属的摄 像头，定期拍摄充电电池的图像，生成－ｊＰｇ格式的图 片，存储到车载模块自带的存储卡，并通过车载模块 定期上传到监控系统，供远方管理者监控、维护电池 用，达到对充电电池定期检查的目的。 ２）电池电量不足时自动锁车。当电池电量接近 系统配置的最低阀值时［５１，车载模块根据需要，提供 告警信息给驾驶员，通知驾驶员进行电池充电。而当 电池电量达到最低阀值，车载模块会在几次提示后 自动关闭电池的供给，停止电池供电，并启动车载终 端与监控管理中心通信，将本车情况上传至监控管 理中心。此期间驾驶员无法启动汽车，信息监控管理 中心接收到车载模块的报警信息后，会发送给驾驶 员一个实时解锁密码并提供最近的充电站路线图， 驾驶员用此解锁密码方能重新启动汽车，以此来保 证驾驶员必须去充电站完成充电。 ３）短期用电估计。当信息交互平台系统运行一 段时间后，系统会存有很多充电汽车的历史数据，系 统会根据此历史数据进行数据分析，分析每台充电 汽车的用电情况，提出未来短期的用电量估计，以方 便维护者制定维护计划［６－９１。 ４）行车能耗统计与分析。行车统计分行车里程 统计和电能损耗统计，可以导出数据到Ｅｘｃｅｌ表存 储，以便查阅。行车分析是对车辆在某一时间段内使 用情况的分析，分析内容包括行驶时间、平均速度、 里程、能耗渺１２１，还可以选择按一定时间间隔进行行 车数据汇总，生成分析表导到Ｅｘｃｅｌ表。 ２．２系统功能软件实现 电动汽车与电网实时信息交互系统分为实时信 息监控与管理中心系统、ＧＩＳ显示系统、ＷＥＢ发布 系统三大部分，各功能模块见图２。