2022年电动汽车充电桩网络通讯解决方案 .pdf

1 电动汽车充电桩网络通讯解决方案为抢占 21 世纪世界汽车产业制高点，也是节能减排的实际需要，近年来中国陆续出台了一系列的政策鼓励新能源汽车的普及应用，2012 年 6 月，国务院发布了节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020 年） 。提出了发展我国节能与新能源汽车产业的主要目标：到2015 年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量力争达到50 万辆；到 2020 年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200 万辆、 累计产销量超过500 万辆，燃料电池汽车、车用氢能源产业与国际同 步发展。电动汽车 将是发展的主 流，所谓 电动汽车是 指以 车载电源为动力，用电机驱动车 轮行驶 ，对环境影响相对传统汽车 较小 ，其前景被广泛看好，但当前技术尚在逐步 发展完善阶段 。实际 上，制约电动汽车普及和发展的不仅仅 是电池 等关键技术 ，充电桩的大量建设 ，为电动车续航提供保证 也是一 个重 要的制 约因素 。据国家电网统 计数据显示 ，截至 2011 年，国 家电网累计 建成 243 座充换 电站、13283 个充 电桩；而南方 电网全网 也累计 建成 了 14 座充 电站、2901 个充 电桩。这对于 电动汽车的 市场 需求可谓杯水 车薪，未来还将有大 量的 充电站和充电桩要建设 和投入使 用。电动汽车 充电桩是电动汽车 充换 电系 统中最重要的 设施 ，一 般固定 在路边或停 车场内，利用专用充电接口 ，电动汽车 充电桩采用传导方式，为具有车载充电机的电动汽车提 供交流电能， 并具 有相 应的 通讯 、计费和安全防护功 能。通过投币或购买专 用的 IC 卡，为电动汽车 充电。充电桩可 分为交流充电桩 和直流充电 桩两种 。交流充 电桩是安装 在电动汽车外、与交流电网连接 ，为电动汽车车载充 电机提供交流电源的 供电装置 ，同时具备 计量计 费功 能；直流充电桩是固定安装 在电动汽车 外、与交流电网连接 ，为电动汽车动力电池提供小 功率直 流 电源的 供电装置 ，直 流充 电桩具有充 电机功能，可以 实时监视并控 制被充 电电池 状态 ，同时，直流充 电桩可以对充 电电量 进行计量。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 2 电动汽车 充电桩整体 系统由四部分组 成：电动汽车 充电桩、集中器、电池管理 系统系统、充电管理服 务平台。现在首批“吃螃蟹”的充电桩的投资与建设 单位都 是大型国有电力 集团 ，无论城 市和乡村都已经 是电 网密布，充电桩建设 过程中，变电、配电、取电都不是难事 ，但用于充 电桩计费、管理 、安防 和状态检测 等的通讯却 成了制 约充 电桩建设 的难题之 一。建设 要求作为电 网配用电 侧的电动汽车 充电桩， 其结构 的特殊性 决定了通信系统的特点是 被测点多且 分散、覆盖面 广、通信距离短 。并且随着 城市的发展，网络拓扑 要求具有灵活 性和扩展性的结构 ，因此，电动汽车 充电桩通信方式的 选择应考虑如下问 题：（1） 、 可靠性: 通信系统要长期 经受恶劣 环境和较强的电 磁干扰 的考验 ，并保持通信的畅通，选用的系 统必须 是高 可靠性的设备。（2） 、 经济性: 在满足 可靠性的前提下， 综合考虑 建设 费用及 长期 使用和 维护的费用，建设 通讯专 网技术 ，不但在 安全和可靠性上会有提升，在后期 使用费用方面也将大幅降低租 用费用。（3） 、双向 通信：不仅 能实 现信息 量的 上传 ，还要实 现控 制量的 下达。（4） 、多业务混合 组网：随着 以后终端 业务量的 不断增长 ，主 站到子站、子站到终端 之间通信，要 保证 实现数据 （计量 数据 、状态 数据 、控制数据等 ） 、视频（保证 电力桩安全的视频监控 系统） 、语音 等多种业务的实 时传输。（5） 、 通讯 带宽 : 多种业务 传输需要 有比 较大的带宽 ，特别是视频业务， 如果采用 1080P 高清视频监控 的话，1 路视频至少需要 4Mbps以上 的带宽保证 ，由此可推断 ，每个充 电桩的通讯 带宽 要至少达到5-20Mbps，才能满足 充电桩的网名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - 3 络通讯 需求。（6） 、灵活 性和扩展性：由于充 电桩具有控制点 面多 、面广和分散的特点，要求采用标 准的通信协议 ，IT和通讯 产业 “ALL IP ”全网 络的技术 趋势 和近年来电力 运营 业务 通讯 发展的实 践，决定了基于 IP 的业务 承载才能满足 需求，并且便 于安装 施工、调试 、运行、维护。电动汽车 充电桩属于配电网侧，其通信方式往往 和配电网自动化一起综合考虑 。通信是配电网自动化的一 个重 点和 难点，区域 不同、条件 不同，可应用的通信方式也 不同，具体 到电动汽车 充电桩，其通信方式主要 有有 线方式和 无线方式：1、有线方式有线方式主要 有：有线以太网（RJ45 线、光纤 ） 、工业串行总线 （RS485 、RS232 、CAN总线 ） 。工业串行总线（RS485 、RS232 、CAN总线 ）优点是数据传 输可靠，设计简单，缺点是布 网复杂 、扩展性差、施工成本高、灵活 性差、通信容量低。有线以太网主要 优点是 数据传 输可靠、网络容量 大，缺点是布 线复杂 、扩展性差、施工成本高、灵活 性差。特别是在人口密集 的大中型城 市，开挖 管道或架空 布线都是十分困难和不经济的事情。2、无线方式无 线方式主要 采用 移动运营 商的移 动数据 接入业务， 如： GRPS 、 CDMA 、3G(WCDMACDMA2000TD-SCDMA)、4G（LTE）等。电 信运营 商的网络服务于大 众，优势是分布广，缺点是 可靠性不高，承载能力 不强（特别是视频监控专 网等大 带宽业务）。采用移动运营 商的移动数据 业务需要 将电动汽车 充电桩这 一电 网内部 设备接入移动运营商的移动数据网 络，需要 支付昂贵 的月 租和年 费，随着 充电桩数 量的增加费用将越来越大；同时，数据 的安全性和网络的可靠性都 受到移动运营 商服务的 限制，用 “公网技术 ”解决“私网应用 ”不利于系统的可靠运 行；其次，移动运营 商的移动接入带宽属 共享 带宽 ，当局部区域 有大 量设备接 入时，其接入的可靠性和每个用户的平均带宽会恶化 ，不利于充 电桩群的密集接 入、大数据 量的数据传 输。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - 4 结合多年的 无线专网行 业技术 积淀 和从业经验，新 竹科 技针对电动汽车 充电桩通讯 网络系统提出 如下 的设计理念：按照从 控制中 心到前端电力 桩的顺序 ，总体通讯 网络分为三级 ，即骨 干网络，接入网 络，终端 网络，三级 统一设计，综合集成。1、骨干网络：即充电桩通讯专 网汇聚 节点与主 站和后台管理 系统的网络，才网络要求可靠性最高，带宽 容量最大，宜选择“光纤 为骨干，光速 无线网络系统为骨干备份”的高 可靠性系统，光网络与光速 无线通讯结 合，系 统组成“骨干环网 ” ，构成 1000Mbps骨干通讯 系统；光速 无线网络系统 iMAX-9000-GEPTP2000 2Gbps点对点 IP 微波 系统是最新的高 科技无线通讯 系统，其超高 带宽 容量、超 远通讯 距离 、高可靠性设计、结构简单、体积小巧、易安全、可网 管等技术 特点决定了其是光缆热 备份系统的不二之选。2、接入网 络：即充电桩组之 间，充电桩组到通讯专 网汇聚 节点的 网络，宜选择 超远距离 300Mbps点对多点无线接入系统 iMAX-8000 ，单基站 900Mbps （单扇区 300Mbps，典型组 网为 120 度三扇区 全向组网）的接入容量完全可 满足 充电桩的通讯 需求。iMAX-8000 系统是“无 线高带宽 城域专网” （WMAN）的 理想接入手段。3、终端 网络：一 组相邻的电力 桩或一个小 型的充电站，由于距离 很近，采用网线布线即可实现其互联 。通讯 系统组网拓扑 示意图如下 ：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 5 需要 强调 指出的是， 新竹科 技勘察、设计、施工、调试 与售后服务等技术 服务体系也是电动汽车充电桩网 络通讯 解决方案成功的关键所在 。 新竹科 技根植 于物联 网行 业，定位于物联 网行 业无线、视频及智控专 家，公司一直秉承“用户至尚”的服务理念，将与电力 行业系 统集成合作伙伴 一道，竭诚 为中国新能源汽车事业的发展 服务！名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -