基于云平台的电动汽车智能充电系统设计与应用.doc

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1、基于云平台的电动汽车智能充电系统设计与应用电动汽车具有以电代油、环保高效的优点，是节约能源大力提倡的方式。随着电动汽车的逐步推进，充电用户希望能够实时了解充电桩的位置、电价等信息，主动参与用电管理，提高能源利用效率。其重要基础之一是需要对充电桩进行电量监测并智能控制其状态，实现精细化、智能化管理。国内现有充电设施主要以充电站、充电桩或换电站建设为主，截至2015年3月，国家电网公司已经建成618座充换电站、2.4万个充电桩，并形成了一定规模的充换电服务网络。云计算技术已经应用于电力系统的多个方面，但目前国内还未推出集智能充电服务平台、智能充电装置和App应用软件于一体的系统。美国在电动汽车

2、智能充电系统中已经有了新的突破，可实现充电站寻找及付费功能。针对国内电动汽车充电系统的现状，设计了基于云平台的电动汽车充电系统，将人机交互操作界面由传统的充电装置屏幕显示变为手持终端显示，通过App实现充电装置定位导航、锁定及充电预约等功能，还可基于智能云平台进一步对用户充电行为进行数据挖掘与分析，为未来电动汽车大规模推广奠定基础。1系统架构设计本系统是建立在互联网、高速无线网和电力信息系统基础上的大型分布式网络信息系统。整个系统分为平台层、网络层和终端层，其逻辑架构见图1。1)平台层：采用针对电动汽车充电服务的数据挖掘技术、云计算技术、门户技术，提供用户管理、身份认证、权限控制、充电装置

3、信息记录、电动汽车充电海量数据存储等基础服务，并支撑手机App实现充电装置使用情况查询、定位导航、充电预约及充电装置锁定等业务，并与相关外部系统进行数据交换实现跨应用、跨系统的信息互通、共享和协同。后期通过深度挖掘将为用户推送充电服务计划、充电商店等增值服务。2)网络层：是平台层和终端层之间的纽带，提供了各类用户信息、电动汽车充电信息等多种数据的传输通道。网络层既包括诸如Wi-Fi形式的高速无线网络，也包含广域铺设的互联网。3)终端层：包括电动汽车充电终端设施(交流桩、直流桩等)、智能手机和平板电脑等用户设备。电动汽车充电终端可以将车辆的充电信息通过网络层发送给远端平台，也可以接收平台下发

4、的控制指令。智能手机、平板电脑等终端设备通过其上的App应用软件进行实时互动，接收用户输入，并展示系统所提供的各类服务。系统通信结构示意图见图2，充电终端含有Wi-Fi通信模块，可与Wi-Fi路由器进行通信;Wi-Fi路由器通过2G、3G或光纤网络等将信息发送给云平台服务器;智能手机、平板电脑等终端设备通过Wi-Fi、GPRS和CDMA等与后台服务器通信。此外，为了确保信息安全，在云平台中部署密钥管理系统和加密机;在充电装置中加入自主研发的嵌入式安全模块芯片。2系统组成及功能本系统主要由云平台、智能充电装置和智能终端App应用软件组成，分别对这3个主要部分进行说明。电动汽车充电服务云平台电

5、动汽车充电服务云平台是电动汽车充电提供数据发布、收集、存贮、加工、维护和挖掘的综合平台。为满足业务发展需求，电动汽车充电服务云平台支持百万级客户的多种业务请求，系统平台软件和硬件都具备高可靠性、可用性和可扩展性。该平台由计算机、网络设备、存储设备、其他外围设备和平台应用软件组成，整个电动汽车充电服务云平台主要分为3个子系统进行研发。(1)基于云计算技术的功能支撑子系统。该子系统深入研究了电动汽车充电服务的特性，利用云计算技术开发虚拟机与物理机资源统一管理子系统，将所有的计算资源进行全面、灵活的管控，为整个电动汽车智能充电系统提供具有弹性的计算能力。针对电动汽车充电服务接入特点采用负载均衡技

6、术，支持海量用户的高并发访问。提供用户管理、身份认证、权限控制、充电装置信息记录、电动汽车充电海量数据存储与处理等功能，支撑手机App实现充电装置使用情况查询、定位导航、充电预约、充电装置锁定等多种业务应用。(2)数据交换子系统。为了解决在系统中各类数据交换、整合的难题，主要从以下4个方面突破，设计数据交换子系统。1)有效降低系统间的耦合度，使每个应用系统逻辑上只和数据交换子系统有关系，而不必考虑数据交换的另一端具体部署，使系统间形成简单的数据耦合。2)提高数据交换接口的规范性，使得系统接口统一面向数据交换子系统，在接口的逻辑和技术形态上具备一致性，为系统接口的稳定和规范提供基础。3)提高

7、数据交换的开放性，使得数据交换子系统就如同系统间的一个逻辑数据总线，可以对外提供灵活、多种形式的接口。4)保证数据交换的高效性和稳定性。从系统设计层面有效保证数据交换过程的高效和稳定。(3)数据挖掘子系统。深入分析整个电动汽车智能充电系统所提供的各类服务，依据服务的不同类别、特点及实际需求，将设计与电动汽车充电业务相对应的数据挖掘算法和数据分析模式，利用数据抽取、存储、管理及展现技术开发电动汽车充电数据分析和用户行为挖掘