基于互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程電源管理系統(tǒng)

馮夢(mèng)雨

【摘 要】新能源汽車的普及促進(jìn)了充電樁等電源系統(tǒng)也逐漸普及進(jìn)入大眾視野，電源工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控一直要投入不少的人力，在互聯(lián)網(wǎng)的大背景下，遠(yuǎn)程監(jiān)控管理就變得很有價(jià)值。為了解決充電看守等待等難題，本文提出了一種基于互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程電源管理系統(tǒng)，此系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)可以大大節(jié)省人力成本，讓今后的出行生活更加智能，試想，在電動(dòng)汽車普及的時(shí)代，電動(dòng)汽車的充電狀態(tài)不用我們現(xiàn)場(chǎng)去關(guān)注，只需打開手機(jī)APP，即可獲取充電開始時(shí)間、充電電壓電流功率、結(jié)束時(shí)間預(yù)測(cè)與推送等信息，讓生活更加智能化，當(dāng)然還不僅限于此，只需簡(jiǎn)單的適配，各類用電設(shè)備的工作狀態(tài)均可接入此遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】互聯(lián)網(wǎng);遠(yuǎn)程監(jiān)控;電源管理

中圖分類號(hào)： TP277文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）20-0242-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.20.113

0 引言

隨著科技的發(fā)展與進(jìn)步，新能源這個(gè)概念已經(jīng)深入尋常百姓家，電動(dòng)汽車也逐漸進(jìn)入大眾視野。當(dāng)下在人們視線里相對(duì)遙遠(yuǎn)的“零排放”汽車，一夜之間向我們走來的腳步變得愈加急速了。電動(dòng)車用的是電，不消耗汽油，單從排放的角度看無疑是最環(huán)保的，電動(dòng)車也確實(shí)成為了各國(guó)政府鼓勵(lì)的，且未來發(fā)展持續(xù)向好一條道理。另外電池技術(shù)趨于成熟，優(yōu)秀產(chǎn)品層出不窮，全球范圍內(nèi)新能源車型和產(chǎn)能將迎來大爆發(fā)時(shí)期。

目前存在較大的爭(zhēng)端主要為：污染轉(zhuǎn)移問題、電池組壽命問題、充電樁普及度不足以及充電時(shí)的管理維護(hù)問題等。

電動(dòng)汽車上市初期，國(guó)家以及地方部門都給予了很大程度上的補(bǔ)貼以及各類優(yōu)惠措施，但有些人對(duì)大力推廣電動(dòng)汽車提出了較大的質(zhì)疑，比如可以安裝新能源汽車牌照，也就是我們常說的綠牌，不限行出行。但是新能源汽車真的環(huán)保嗎？還是說這只是污染地轉(zhuǎn)移了。他們認(rèn)為，新能源汽車主要采用電力驅(qū)動(dòng)的方式，那么這將會(huì)消耗大量的電能，目前主流的發(fā)電方式仍然還是依靠火力，這勢(shì)必會(huì)造成用電量的急劇增加，火力發(fā)電帶來的污染物并不比燃燒汽油帶來的污染物少，這樣僅僅是將污染排放處從城市轉(zhuǎn)移到了偏遠(yuǎn)地區(qū)。

另一個(gè)質(zhì)疑較大的問題就是電池組的壽命問題，目前多采用磷酸鐵電池組，在使用了一定年限后，隨著電池的衰減，續(xù)航里程逐漸下降，必須要更換電池組才能獲得原有的動(dòng)力及續(xù)航，而更換電池組的費(fèi)用非常昂貴，高達(dá)數(shù)萬元。

其次就是充電樁的普及程度極為不夠，通常個(gè)人購(gòu)買了純電動(dòng)汽車后，都需要在自家車位處安裝充電樁才能滿足正常的出行需求，但是一旦外出駕車遠(yuǎn)行，只依靠純電動(dòng)汽車就顯得捉襟見肘，極少數(shù)的高速服務(wù)區(qū)安裝充電樁，并且充電無法與加油相比，充電過程往往需要數(shù)小時(shí)才能完成，這些弊端都成為了目前亟待解決的問題。

1 理念與思路

為解決這些問題，汽車廠商以及各地方部門也在共同努力，雖然技術(shù)上仍未成熟，但電動(dòng)汽車的普及也是大勢(shì)所趨。

電動(dòng)汽車技術(shù)發(fā)展成熟時(shí)，充電樁遍布各個(gè)停車位時(shí)，人們的生活將會(huì)有很大的改變，開車去加油站加油的場(chǎng)景將會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)橥５酵＼囄恢谐潆姷倪^程。也許未來的電池技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)幾分鐘即可實(shí)現(xiàn)充滿電，但就目前的形勢(shì)來看，使用交流電源進(jìn)行充電完全充滿需要6～8小時(shí)，使用快充充電時(shí)間需要2～3小時(shí)，如果需要等待充滿后駕車外出，那么就需要隔段時(shí)間去查看一下充電電量的多少，這大大地約束了車主的自由，猶如一根無形的線將車主束縛在那里。

但如果有了本文中的設(shè)計(jì)，可以給車主帶來極大的方便。只需要簡(jiǎn)單的在手機(jī)上觀察充電電壓、充電功率、充電剩余時(shí)間等，甚至可以根據(jù)車主的需求遠(yuǎn)程調(diào)整充電模式等，與現(xiàn)代化智能生活接軌。大大減少所需投入的人力成本。

2 實(shí)現(xiàn)方法

2.1 整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)主要分為隔離開關(guān)電源充電樁系統(tǒng)、主控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程服務(wù)器通信系統(tǒng)、同步整流輸出系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)。相較于傳統(tǒng)的充電樁系統(tǒng)，增加了智能DSP控制器和WIFI通信系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)各電路節(jié)點(diǎn)以及整體運(yùn)行情況的遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理。

2.2 開關(guān)電源充電樁系統(tǒng)

在各類開關(guān)電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，較為常見的有正激、反激、半橋、全橋、LLC諧振等。本設(shè)計(jì)中采用了LLC結(jié)構(gòu)，原因有如下幾點(diǎn)：LLC可以做到更高的功率密度;LLC結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)MOS管零電壓的開通與關(guān)斷;占空比固定，采用頻率控制方式;輸入電壓范圍較寬;無需輸出電感，可以較小體積，降低系統(tǒng)成本等。

因此經(jīng)過綜合對(duì)比，整體系統(tǒng)中的隔離開關(guān)電源拓?fù)洳捎昧薒LC諧振的結(jié)構(gòu)。

2.3 軟件設(shè)計(jì)

軟件部分包含了兩大部分，其一為充電樁硬件結(jié)構(gòu)中的軟件控制，另一部分為遠(yuǎn)程服務(wù)器的搭建與手機(jī)客戶端APP的設(shè)計(jì)，利用開源的MQTT服務(wù)程序Mosquitto搭建一個(gè)輕量級(jí)的MQTT服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程消息的訂閱和發(fā)布;使用開源的MQTT SDK開發(fā)包編寫簡(jiǎn)單的APP實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理的目的。

3 結(jié)束語(yǔ)

借助于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，遠(yuǎn)程電源管理系統(tǒng)提出了一種更便捷的終端監(jiān)管模式，不用再隨時(shí)隨地到現(xiàn)場(chǎng)觀察，只需要一部能夠聯(lián)網(wǎng)的手機(jī)，即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的監(jiān)控與管理工作，不僅限于此充電樁系統(tǒng)，在多種電力電子及自動(dòng)化的場(chǎng)合均可加入此類遠(yuǎn)程系統(tǒng)。受限與目前現(xiàn)有條件的限制，本遠(yuǎn)程電源管理系統(tǒng)還存在一些需要進(jìn)一步完善的地方，接下來將不斷進(jìn)行技術(shù)上的探索，來迎合這個(gè)智能化時(shí)代的發(fā)展。

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