淺談電動汽車充電樁現狀分析

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：隨著經濟的發展，人們生活水平的提高，人們逐漸意識到可持續發展的重要。世界能源形勢嚴峻，各國能源結構都在加快調整轉型，綠色低碳發展趨勢不可逆轉，能源產業也在持續提高信息化和智能化水平，能源發展呈現出明顯的低碳化、智能化、多元化、多極化趨勢。目前大力優化調整能源結構，推進能源綠色低碳發展以實現碳達峰碳中和。近年來，新能源汽車行業以電動、混動汽車發展尤為迅猛，與電動、混動汽車配套的充電樁也得到了大力發展和普及。

關鍵詞：新能源；汽車充電樁；發展

0.引言

近年來，伴隨全球變暖狀況日益嚴峻，諸多能源危機問題相繼涌現，這些問題備受全社會公眾的重視。在產業建設中，如何有效處理這些問題，要對新能源技術進行廣泛研究與運用。比如：在汽車行業發展中，學者們開始進行全新純電動汽車的研發。這種汽車在實際使用中更有科學性與環保性。但這種汽車發展過程中，對充電站建設提出了高質量要求，有關行業只有對充電站建設開發高度重視，才能推動電動汽車可持續高質量發展，從而為提升企業經濟效益提供保障。

1.充電設施的類型

充電設施包括電力系統、充電系統、監控管理系統和計費系統。充電設施的容量、電壓等選擇要符合本地的新能源汽車使用要求。住宅小區內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行夜間充電，雖然需要較長的充電時間，但是可以達到削峰的效果。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，使用時均應視現場實際情況而定。設置在室內的充電設備防護級別要在IP32以上，設置在室外的充電設備防護級別要在IP54以上，且具有一定的防水防塵性能。居住區停車場、公共建筑附屬停車場、園區停車場、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、景區大型巴士停車場等經營場所。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、風能等可再生資源豐富的區域，應使用可再生能源進行充電。太陽能、風力發電等直接產生的電能是直流電，可以直接給新能源汽車的蓄電池充電，從而減少電力系統的交流和直流轉換，節約能源，綠色環保。

2.新能源電動汽車充電系統的構成

（1）充電器。充電器指的是轉化電網供應的交直電能為高電壓車載蓄電池需要的直流電能設備，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，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或車載電源提供高電壓蓄電池充電設備。車載充電器的主要作用在于和交流電網的建設銜接，使車輛安全充電要求得到滿足。此外，還能利用對導線和車輛通信的構建控制。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，如高強度電流。（2）充電設施。充電設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施，經常會在廣場、固定場所或方便?？啃履茉雌嚨墓潭ǖ攸c實施安裝。充電設施可為純電動汽車或者插電混動汽車供應三項或者單項交流電，采用標準型非接觸智能卡對充電全程加以控制，并進行保護系統功能的提供，如：防雷系統、過溫系統、過流系統、欠壓系統與過壓系統等。

3.新能源汽車充電樁發展對策及建議

3.1加強監管

目前生產企業在取得計量器具型式批準證書后，就可以進行相關產品的生產和銷售，市場監管部門要嚴格規范充電樁生產企業，做好“證后監管"，以“雙隨機"的形式對生產企業能力開展檢查，做到三年全覆蓋，對生產能力不足、存在產品質量隱患的生產企業責令限期整改，必要時可對不完成整改的企業收回型式批準證書，取消其生產資質，記錄企業不良行為。增加充電樁產品質量抽查的預算，擴大產品質量抽查的力度和覆蓋面。

3.2電動汽車充電樁數據分析平臺設計

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

3.3加強汽車充電樁控制系統安全設計

新能源汽車充電樁主體作為汽車電量供應的重要部分，其安全性和穩定性的保障尤為重要。因此，工程技術人員可運用科學的手段增強其在電能供應和傳輸方面的穩定性，經過多年的研究探索，工程技術人員通過對新能源汽車充電樁規劃安全控制系統，保障其在為能源汽車的供電操作中，能持續且安全地完成電能供應和傳輸。安全系統的安裝可以配合新能源汽車充電樁內部的檢測系統一起運行，共同對新能源汽車電能儲蓄裝置的狀態進行檢測，在電流過低的情況下，充電樁的安全系統會自動傳輸報警提醒，與此同時，充電樁的檢測系統會及時對新能源汽車內部電能載體內的電量狀態進行檢測，并有所調整供電做功和供電強度，保證充電樁電量傳輸的有效性。同時，還可對充電樁的周圍環境進行檢測，實時了解天氣、溫度等外部情況，針對惡劣的天氣環境條件，安全系統會自動傳輸程序指令到充電樁的控制系統，并自動開啟輔助設備，保障新能源汽車充電樁基礎設施的安全維護，規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設計，其具體的設計手法如下：工程技術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行檢測，并重新規劃其外部設備的原有電量的初始狀態，以方便后續對汽車充電樁型號匹配、內部電容量、電量損耗比例等參數的設計。通常情況下，標準型號新能源汽車充電樁的電量為220AH，外部設備初始電量設置在30%左右，其充電樁的電能供應強度設置初始參數為中等強度，并通過程序設計實時對新能源汽車的安全性進行監測。

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通過物聯網技術對接入系統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據采集和監控，實時監控充電樁運行狀態，進行充電服務、支付管理，交易結算，資要管理、電能管理，明細查詢等。同時對充電機過溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣低各類故障進行預警；充電樁支持以太網、4G或WIFI等方式接入互聯網，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

4.2應用場所

適用于民用建筑、一般工業建筑、居住小區、實業單位、商業綜合體、學校、園區等充電樁模式的充電基礎設施設計。

4.3系統結構

4.3.1系統分為四層：

1）即數據采集層、網絡傳輸層、數據層和客戶端層。

2）數據采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協議為標準modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數，并進行電能計量和保護。

3）網絡傳輸層：通過4G網絡將數據上傳至搭建好的數據庫服務器。

4）數據層：包含應用服務器和數據服務器，應用服務器部署數據采集服務、WEB網站，數據服務器部署實時數據庫、歷史數據庫、基礎數據庫。

5）應客戶端層：系統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。

小區充電平臺功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實時監控、交易管理、故障管理、統計分析、基礎數據管理等功能，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，對設備狀態、設備使用率、充電次數、充電時長、充電金額、充電度數、充電樁故障等進行統計顯示，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。統一管理小區充電樁，查看設備使用率，合理分配資源。

4.4.2實時監控

實時監視充電設施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態、回路狀態、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，對其進行賬戶進行充值、退款、凍結、注銷等操作，可查看小區用戶每日的充電交易詳細信息。

4.4.4故障管理

設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行派發處理，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果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現場問題。

4.4.5統計分析

通過系統平臺，從充電站點、充電設施、充電時間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統計信息、能耗統計信息等。

4.4.6基礎數據管理

在系統平臺建立運營商戶，運營商可建立和管理其運營所需站點和充電設施，維護充電設施信息、價格策略、折扣、優惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、凍結和解綁。

4.4.7運維APP

面向運維人員使用，可以對站點和充電樁進行管理、能夠進行故障閉環處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況，進行遠程參數設置，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系統硬件配置

5結語

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）的消防安全監管工作，不僅可以保障人們的安全，也是積極響應落實黨、國務院和自治區黨委、關于加快新能源汽車發展、加快推進新型基礎設施建設決策部署的重要舉措，有利于全面推進新能源汽車的發展。

參考文獻

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

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

[3]陳榮江.電動汽車交流充電樁建設設計方案[J].電工技術,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.我國節能與新能源汽車發展戰略與對策[J]．汽車工程,2021,28(4):317-321.

[6]賈延飛.新能源汽車充電樁現狀分析

[7]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05版.