淺談電動汽車充電樁現(xiàn)狀分析

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，人們逐漸意識到可持續(xù)發(fā)展的重要。世界能源形勢嚴(yán)峻，各國能源結(jié)構(gòu)都在加快調(diào)整轉(zhuǎn)型，綠色低碳發(fā)展趨勢不可逆轉(zhuǎn)，能源產(chǎn)業(yè)也在持續(xù)提高信息化和智能化水平，能源發(fā)展呈現(xiàn)出明顯的低碳化、智能化、多元化、多極化趨勢。目前大力優(yōu)化調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，推進(jìn)能源綠色低碳發(fā)展以實現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和。近年來，新能源汽車行業(yè)以電動、混動汽車發(fā)展尤為迅猛，與電動、混動汽車配套的充電樁也得到了大力發(fā)展和普及。

關(guān)鍵詞：新能源；汽車充電樁；發(fā)展

0.引言

近年來，伴隨全球變暖狀況日益嚴(yán)峻，諸多能源危機(jī)問題相繼涌現(xiàn)，這些問題備受全社會公眾的重視。在產(chǎn)業(yè)建設(shè)中，如何有效處理這些問題，要對新能源技術(shù)進(jìn)行廣泛研究與運用。比如：在汽車行業(yè)發(fā)展中，學(xué)者們開始進(jìn)行全新純電動汽車的研發(fā)。這種汽車在實際使用中更有科學(xué)性與環(huán)保性。但這種汽車發(fā)展過程中，對充電站建設(shè)提出了高質(zhì)量要求，有關(guān)行業(yè)只有對充電站建設(shè)開發(fā)高度重視，才能推動電動汽車可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展，從而為提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益提供保障。

1.充電設(shè)施的類型

充電設(shè)施包括電力系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、監(jiān)控管理系統(tǒng)和計費系統(tǒng)。充電設(shè)施的容量、電壓等選擇要符合本地的新能源汽車使用要求。住宅小區(qū)內(nèi)的充電站一般以單相交流充電樁為主，其目的是鼓勵私人新能源汽車車主在家里使用單相交流充電樁進(jìn)行夜間充電，雖然需要較長的充電時間，但是可以達(dá)到削峰的效果。在需要快速充電的情況下，可以選用三相交流樁、直流一體充電樁、非車載式充電樁。對于具有大量充電終端的大型場地，可以采取靈活的充電堆；對于交通量大、運行周期短的應(yīng)用場合，也可以采用更換電池的方式。目前充電樁類有如壁掛式、落地式、立柱式等類型，使用時均應(yīng)視現(xiàn)場實際情況而定。設(shè)置在室內(nèi)的充電設(shè)備防護(hù)級別要在IP32以上，設(shè)置在室外的充電設(shè)備防護(hù)級別要在IP54以上，且具有一定的防水防塵性能。居住區(qū)停車場、公共建筑附屬停車場、園區(qū)停車場、校園停車場、路邊停車場等均可使用單相交流充電。三相交流充電樁主要用于出租車公司、公共充電站、景區(qū)大型巴士停車場等經(jīng)營場所。目前，各大電力公司均已裝備三相交流380V/42kW的車載充電器，可快速充電，滿足營運單位和公共快充的需求。而在太陽能、風(fēng)能等可再生資源豐富的區(qū)域，應(yīng)使用可再生能源進(jìn)行充電。太陽能、風(fēng)力發(fā)電等直接產(chǎn)生的電能是直流電，可以直接給新能源汽車的蓄電池充電，從而減少電力系統(tǒng)的交流和直流轉(zhuǎn)換，節(jié)約能源，綠色環(huán)保。

2.新能源電動汽車充電系統(tǒng)的構(gòu)成

（1）充電器。充電器指的是轉(zhuǎn)化電網(wǎng)供應(yīng)的交直電能為高電壓車載蓄電池需要的直流電能設(shè)備，也就是DC/DC整流器與AC/DC。純電動車與插電混合電動車的充電器可以分成兩類，一種需要裝置于車內(nèi)，稱作車載充電器，另一種需要置于充電樁之中，稱作非車載充電器。一種就是在插電混合電動或者純電動車上安裝AC/DC，使用地面上的交流電網(wǎng)或車載電源提供高電壓蓄電池充電設(shè)備。車載充電器的主要作用在于和交流電網(wǎng)的建設(shè)銜接，使車輛安全充電要求得到滿足。此外，還能利用對導(dǎo)線和車輛通信的構(gòu)建控制。如此以來，不但確保充電安全，還可交換車輛和車載充電器的參數(shù)，如高強(qiáng)度電流。（2）充電設(shè)施。充電設(shè)施指的是為了符合純電動汽車與插電混動汽車的充電方面問題而配置戶外的供電設(shè)施，經(jīng)常會在廣場、固定場所或方便?？啃履茉雌嚨墓潭ǖ攸c實施安裝。充電設(shè)施可為純電動汽車或者插電混動汽車供應(yīng)三項或者單項交流電，采用標(biāo)準(zhǔn)型非接觸智能卡對充電全程加以控制，并進(jìn)行保護(hù)系統(tǒng)功能的提供，如：防雷系統(tǒng)、過溫系統(tǒng)、過流系統(tǒng)、欠壓系統(tǒng)與過壓系統(tǒng)等。

3.新能源汽車充電樁發(fā)展對策及建議

3.1加強(qiáng)監(jiān)管

目前生產(chǎn)企業(yè)在取得計量器具型式批準(zhǔn)證書后，就可以進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售，市場監(jiān)管部門要嚴(yán)格規(guī)范充電樁生產(chǎn)企業(yè)，做好“證后監(jiān)管"，以“雙隨機(jī)"的形式對生產(chǎn)企業(yè)能力開展檢查，做到三年全覆蓋，對生產(chǎn)能力不足、存在產(chǎn)品質(zhì)量隱患的生產(chǎn)企業(yè)責(zé)令限期整改，必要時可對不完成整改的企業(yè)收回型式批準(zhǔn)證書，取消其生產(chǎn)資質(zhì)，記錄企業(yè)不良行為。增加充電樁產(chǎn)品質(zhì)量抽查的預(yù)算，擴(kuò)大產(chǎn)品質(zhì)量抽查的力度和覆蓋面。

3.2電動汽車充電樁數(shù)據(jù)分析平臺設(shè)計

通過對電子記錄系統(tǒng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計、歸類、分析，建立一套電動汽車充電樁數(shù)據(jù)分析平臺，為管理部門、生產(chǎn)廠家乃至電動汽車用戶提供多方面的數(shù)據(jù)支持。如通過統(tǒng)計分析一定時間段內(nèi)的檢定地點，得到各地區(qū)在運充電樁數(shù)量分布，可快速獲得分布密度圖；通過檢定周期內(nèi)統(tǒng)計，得到各地區(qū)充電樁數(shù)量增減情況，能較客觀地描述該地區(qū)充電設(shè)施的發(fā)展情況；結(jié)合檢定日期分析檢定數(shù)據(jù)，不僅管理部門能把握在運充電樁檢定周期內(nèi)的合格率，而且生產(chǎn)企業(yè)也能把握產(chǎn)品實際運行情況，為產(chǎn)品升級改造提供參考；通過分析充電樁類型和檢定數(shù)據(jù)，不僅為管理部門對充電樁的兩個檢定規(guī)程的更新提供數(shù)據(jù)支持，而且為日后充電樁檢定的課題研究提供可靠的數(shù)據(jù)來源。

3.3加強(qiáng)汽車充電樁控制系統(tǒng)安全設(shè)計

新能源汽車充電樁主體作為汽車電量供應(yīng)的重要部分，其安全性和穩(wěn)定性的保障尤為重要。因此，工程技術(shù)人員可運用科學(xué)的手段增強(qiáng)其在電能供應(yīng)和傳輸方面的穩(wěn)定性，經(jīng)過多年的研究探索，工程技術(shù)人員通過對新能源汽車充電樁規(guī)劃安全控制系統(tǒng)，保障其在為能源汽車的供電操作中，能持續(xù)且安全地完成電能供應(yīng)和傳輸。安全系統(tǒng)的安裝可以配合新能源汽車充電樁內(nèi)部的檢測系統(tǒng)一起運行，共同對新能源汽車電能儲蓄裝置的狀態(tài)進(jìn)行檢測，在電流過低的情況下，充電樁的安全系統(tǒng)會自動傳輸報警提醒，與此同時，充電樁的檢測系統(tǒng)會及時對新能源汽車內(nèi)部電能載體內(nèi)的電量狀態(tài)進(jìn)行檢測，并有所調(diào)整供電做功和供電強(qiáng)度，保證充電樁電量傳輸?shù)挠行浴Ｍ瑫r，還可對充電樁的周圍環(huán)境進(jìn)行檢測，實時了解天氣、溫度等外部情況，針對惡劣的天氣環(huán)境條件，安全系統(tǒng)會自動傳輸程序指令到充電樁的控制系統(tǒng)，并自動開啟輔助設(shè)備，保障新能源汽車充電樁基礎(chǔ)設(shè)施的安全維護(hù)，規(guī)避可能遇到的自然損壞。通常情況下，針對新能源汽車充電樁的安全系統(tǒng)設(shè)計，其具體的設(shè)計手法如下：工程技術(shù)人員會采用虛擬掃描程序，先對新能源汽車充電樁的外部充電端口進(jìn)行檢測，并重新規(guī)劃其外部設(shè)備的原有電量的初始狀態(tài)，以方便后續(xù)對汽車充電樁型號匹配、內(nèi)部電容量、電量損耗比例等參數(shù)的設(shè)計。通常情況下，標(biāo)準(zhǔn)型號新能源汽車充電樁的電量為220AH，外部設(shè)備初始電量設(shè)置在30%左右，其充電樁的電能供應(yīng)強(qiáng)度設(shè)置初始參數(shù)為中等強(qiáng)度，并通過程序設(shè)計實時對新能源汽車的安全性進(jìn)行監(jiān)測。

4.安科瑞充電樁收費運營云平臺

4.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統(tǒng)的電動電動自行車充電站以及各個充電整法行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實時監(jiān)控充電樁運行狀態(tài)，進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理，交易結(jié)算，資要管理、電能管理，明細(xì)查詢等。同時對充電機(jī)過溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣低各類故障進(jìn)行預(yù)警；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

4.2應(yīng)用場所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.3.1系統(tǒng)分為四層：

1）即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)層和客戶端層。

2）數(shù)據(jù)采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù)，并進(jìn)行電能計量和保護(hù)。

3）網(wǎng)絡(luò)傳輸層：通過4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

4）數(shù)據(jù)層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器部署數(shù)據(jù)采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務(wù)器部署實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。

5）應(yīng)客戶端層：系統(tǒng)管理員可在瀏覽器中訪問電瓶車充電樁收費平臺。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動充電。

小區(qū)充電平臺功能主要涵蓋充電設(shè)施智能化大屏、實時監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能，同時為運維人員提供運維APP，充電用戶提供充電小程序。

4.4安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能

4.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點分布情況，對設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時長、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進(jìn)行統(tǒng)計顯示，同時可查看每個站點的站點信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統(tǒng)一管理小區(qū)充電樁，查看設(shè)備使用率，合理分配資源。

4.4.2實時監(jiān)控

實時監(jiān)視充電設(shè)施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態(tài)、回路狀態(tài)、充電過程中的充電電量、充電電壓/電流，充電樁告警信息等。

4.4.3交易管理

平臺管理人員可管理充電用戶賬戶，對其進(jìn)行賬戶進(jìn)行充值、退款、凍結(jié)、注銷等操作，可查看小區(qū)用戶每日的充電交易詳細(xì)信息。

4.4.4故障管理

設(shè)備自動上報故障信息，平臺管理人員可通過平臺查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理，同時運維人員可通過運維APP收取故障推送，運維人員在運維工作完成后將結(jié)果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題。

4.4.5統(tǒng)計分析

通過系統(tǒng)平臺，從充電站點、充電設(shè)施、充電時間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統(tǒng)計信息、能耗統(tǒng)計信息等。

4.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺建立運營商戶，運營商可建立和管理其運營所需站點和充電設(shè)施，維護(hù)充電設(shè)施信息、價格策略、折扣、優(yōu)惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、凍結(jié)和解綁。

4.4.7運維APP

面向運維人員使用，可以對站點和充電樁進(jìn)行管理、能夠進(jìn)行故障閉環(huán)處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況，進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置，同時可接收故障推送。

4.4.8充電小程序

面向充電用戶使用，可查看附近空閑設(shè)備，主要包含掃碼充電、賬戶充值，充電卡綁定、交易查詢、故障申訴等功能。

4.5系統(tǒng)硬件配置

5結(jié)語

新能源汽車目前正逐步成為人們的購車，因此做好新能源汽車充電站（樁）的消防安全監(jiān)管工作，不僅可以保障人們的安全，也是積極響應(yīng)落實黨、國務(wù)院和自治區(qū)黨委、關(guān)于加快新能源汽車發(fā)展、加快推進(jìn)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)決策部署的重要舉措，有利于全面推進(jìn)新能源汽車的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]何志靜，劉卯.電動汽車充電安全分析與解決方案研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2021（13）：47.

[2]崔泓.電動汽車充電安全分析與研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2021（21）：113-114.

[3]陳榮江.電動汽車交流充電樁建設(shè)設(shè)計方案[J].電工技術(shù),2020(6):23-24.

[4]楊浩，陳斌，尹瀟.新能源汽車充電安全分析與解決方案研究[J].汽車博覽，2021（36）：74-75.

[5]歐陽明高.我國節(jié)能與新能源汽車發(fā)展戰(zhàn)略與對策[J]．汽車工程,2021,28(4):317-321.

[6]賈延飛.新能源汽車充電樁現(xiàn)狀分析

[7]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022.05版.