淺談解決新能源汽車充電樁充電技術難題的方法
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：近些年來，綠色環(huán)保理念被運用到汽車領域當中，電動汽車的飛速發(fā)展，使其在汽車市場中的占有率不斷提升。在的扶持之下，電動汽車獲得了很大的關注，所以，加大針對電動汽車充電樁充電技術的研究和應用力度可謂十分關鍵。本文通過分析現(xiàn)階段電動汽車充電樁、充電技術的發(fā)展狀況，同時編制出攻克電動汽車充電樁充電技術難題的策略，進而對有關電動汽車充電樁技術人員形成有效的借鑒與啟發(fā)。
關鍵詞：電動汽車；充電樁；充電技術；難題
0.引言
受到環(huán)境污染嚴重、石油資源逐漸匱乏的影響，加快了電動汽車的發(fā)展速度。在此過程當中，不同汽車廠商為了落實我國的相關政策，開始新能源電動汽車，以便在市場中迅速占據(jù)有利的位置。面對此種情況，電動汽車必將成為未來的發(fā)展趨勢。基于獲得消費者支持的目的，應該注重研究充電樁充電技術方面的難題，以便擴大電動汽車的市場規(guī)模。
1.現(xiàn)階段電動汽車充電樁、充電技術的發(fā)展狀況分析
從目前的情況來看，國內電動汽車充電樁、充電技術在具體發(fā)展的過程當中，充電樁主要運用了電氣管控、交易服務一體化的方式得以設計出來，在硬件結構方面，則采用了一塊板卡集成設計的方法。因為相關電氣控制、服務交易部門之間緊密關聯(lián)，使充電樁的充電服務和電氣管控密切融合，嚴重影響到充電樁的拓展性能，無法達到系統(tǒng)集成處理的效果，妨礙到電動汽車的長遠發(fā)展。所以，現(xiàn)階段，電動汽車充電樁、充電技術在發(fā)展的過程當中碰到了很多的阻礙與困難，具體涵蓋了下述幾個不同的方面：一方面，在擴展性方面的難題。對于如今的電動車充電樁當中，相應的產品自身的擴展性不佳，無法定期進行更新，沒有達到集成系統(tǒng)功能的效果，由此造成后續(xù)相關充電服務、技術等無法發(fā)揮出其良好的作用，嚴重影響到電動車充電樁的定期更新、技術優(yōu)化。另一方面，欠缺一定的規(guī)范性與合理性。如今大部分使用的電動車充電樁進行操控的時候十分復雜，缺少規(guī)范性。比如，從日前的狀況而言，建立電動汽車充電樁的過程當中，其運用到的設備和操作界面無法達到一定的統(tǒng)一性，造成操控步驟也存在著很大的差異性，沒有嚴格依據(jù)相關服務充電技術的標準規(guī)定，具體的操控步驟也顯現(xiàn)出不夠科學、合理的情況。實際上，當電動車充電樁充電技術在發(fā)展過程當中面臨著各種困難的時候，由于欠缺規(guī)范化的設計方式，產生了不良的影響。鑒于此，在電動汽車充電技術發(fā)展的過程當中，需要科學利用模塊，實現(xiàn)組件化的效果，使針對電動車充電樁的管控和交易處于彼此獨立的狀態(tài)，達到建設網絡管理平臺的目的，以便體現(xiàn)出電動車充電樁充電技術的科學性優(yōu)勢。由此可見，經過前文的論述與分析之后，從中可以獲悉，科學分析現(xiàn)階段電動汽車充電樁、充電技術的發(fā)展狀況可謂十分關鍵。
2.攻克電動汽車充電樁充電技術難題的有效策略
為了攻克電動汽車充電樁充電技術的難題，應該確保布局的合理性，形成科學化經營管理的模式。一直以來，因為當前的相關充電設施構建大部分借助從前的停車場、電力系統(tǒng)加以改造和優(yōu)化實現(xiàn)，所以，不僅應該合理設計出充電車位，對充電容量配備加以準確計算，而且需要保證所選用相關充電設備的科學性，借助技術，能夠進一步減小充電樁構建的難度，達到增強充電管理系統(tǒng)服務質量的目的。有關電動汽車充電樁企業(yè)編制充電難題處理策略的過程當中，需要依據(jù)相關不同類型的運用場地，針對相關設施與構建的難度等因素加以參考，以便提出科學的運營模式，帶給有關部門充電樁建設工作更大的便利。從未來發(fā)展的勢態(tài)來說，能源互聯(lián)網必將成為電力發(fā)展過程當中的主要內容。當前采用的充電樁＋互聯(lián)網模式，開始逐步和光伏發(fā)電技術、電池儲能技術等緊密融合到一起，然后與智能電網相連。而相關充電運營管控系統(tǒng)和三方系統(tǒng)之間的融合，則使運營商的經營模式也發(fā)生了很大的變化。例如，對于一些非常老舊的城區(qū)來說，進行電動汽車充電樁建設的過程當中，面臨著電力容量不夠的難題，應該進行電動汽車充電難題處理策略的設計時，考慮到充電車位的規(guī)劃問題，然后對相應電力設施的容量加以準確計算，使得所選取的各類充電樁組合能夠滿足相關規(guī)定，達到安裝的要求，通過應用科學的能源管理系統(tǒng)，完成對用電的改進和*任務，達到削峰填谷的目的，然后依靠電動汽車充電樁智慧化控制云平臺，可以科學分配與利用相關電力能源，減小用電方面的壓力。對于居民區(qū)、停車場中充電樁、公共建筑物建立的停車場、社會中的公共停車場來說，在公共充電樁的電氣設計方面存在著很大的差異性，具體情況如下表1所示。
表1各種類別建筑的充電樁設計差異表
居民區(qū)充電樁 | 企業(yè)充電樁 | 公共的充電樁 | |
計量規(guī)定 | 一樁一表 | 與其他用電進行單獨計量 | |
峰谷錯開 | 是 | 否 | 否 |
充電形式 | 主要是慢充 | 快慢融合 | 主要是快充 |
諧波干擾 | 能夠被忽視 | 需要對諧波的影響進行參考 | 需要增添濾波設備 |
對于不同的地區(qū)來說，如果當?shù)乜梢岳霉夥l(fā)電、電池儲能技術，則能夠與相關配電系統(tǒng)相連，然后實現(xiàn)和充電系統(tǒng)之間的對接，達到了增加電力來源的效果。從經營管控的角度而言，現(xiàn)階段已經設計出電動汽車充電樁智慧化管控云平臺，其主要運用了B/S架構體系，使得眾多的運作系統(tǒng)能夠存在于同一個充電站管控系統(tǒng)當中，能夠達到對相關數(shù)據(jù)信息的互聯(lián)目的。借助此平管控平臺，可以接入很多的各類品牌充電樁，同時和三方系統(tǒng)實現(xiàn)無縫對接的效果，有關經營管理人員則依靠WEB頁面，完成瀏覽的任務，達到了多層級與站點的集中化管控效果。而電動汽車的充電樁則能夠進行實時聯(lián)網，相關運營商可以監(jiān)測到相關設備運作的狀況，廣大用戶則借助APP查看到充電樁的運行情況，完成預約充電和支付的任務。
安科瑞充電樁收費運營云平臺
3.1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)網技術對接入系統(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(lián)網，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。
3.2應用場所
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、學校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎設施設計。
3.3.1系統(tǒng)分為四層：
1）即數(shù)據(jù)采集層、網絡傳輸層、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)議為標準modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù)，并進行電能計量和保護。
3）網絡傳輸層：通過4G網絡將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務器。
4）數(shù)據(jù)層：包含應用服務器和數(shù)據(jù)服務器，應用服務器部署數(shù)據(jù)采集服務、WEB網站，數(shù)據(jù)服務器部署實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎數(shù)據(jù)庫。
5）應客戶端層：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。
3.4安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能
3.4.1智能化大屏
智能化大屏展示站點分布情況，對設備狀態(tài)、設備使用率、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，查看設備使用率，合理分配資源。
3.4.2實時監(jiān)控
實時監(jiān)視充電設施運行狀況，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。
3.4.3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(qū)用戶每日的充電交易詳細信息。
3.4.4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(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果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題。
3.4.5統(tǒng)計分析
通過系統(tǒng)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(tǒng)計信息、能耗統(tǒng)計信息等。
3.4.6基礎數(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施，維護充電設施信息、價格策略、折扣、優(yōu)惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、凍結和解綁。
3.4.7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(huán)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(shù)設置，同時可接收故障推送。
3.4.8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。
3.5系統(tǒng)硬件配置
類型 | 型號 | 圖片 | 功能 |
安科瑞充電樁收費運營云平臺 | AcrelCloud-9000 |
| 安科瑞響應節(jié)能環(huán)保、綠色出行的號召，為廣大用戶提供慢充和快充兩種充電方式壁掛式、落地式等多種類型的充電樁，包含智能7kW交流充電樁，30kW壁掛式直流充電樁，智能60kW/120kW直流一體式充電樁等來滿足新能源汽車行業(yè)快速、經濟、智能運營管理的市場需求，提供電動汽車充電軟件解決方案，可以隨時隨地享受便捷安全的充電服務，微信掃一掃、微信公眾號、支付寶掃一掃、支付寶服務窗，充電方式多樣化，為車主用戶提供便捷、安全的充電服務。實現(xiàn)對動力電池快速、安全、合理的電量補給，能計時，計電度、計金額作為市民購電終端，同時為提高公共充電樁的效率和實用性。 |
互聯(lián)網版智能交流樁 | AEV-AC007D |
| 額定功率7kW，單相三線制，防護等級IP65，具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用。通訊方：4G/wifi/藍牙支持刷卡，掃碼、免費充電可選配顯示屏 |
互聯(lián)網版智能直流樁 | AEV-DC030D |
| 額定功率30kW，三相五線制，防護等級IP54，具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、恒流恒壓、電池保護、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用通訊方式：4G/以太網 支持刷卡，掃碼、免費充電 |
互聯(lián)網版智能直流樁 | AEV-DC060S |
| 額定功率60kW，三相五線制，防護等級IP54，具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、恒流恒壓、電池保護、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用通訊方式：4G/以太網 支持刷卡，掃碼、免費充電 |
互聯(lián)網版智能直流樁 | AEV-DC120S |
| 額定功率120kW，三相五線制，防護等級IP54，具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、恒流恒壓、電池保護、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用通訊方式：4G/以太網 支持刷卡，掃碼、免費充電 |
10路電瓶車智能充電樁 | ACX10A系列 |
| 10路承載電流25A，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率5500W。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。 ACX10A-TYHN：防護等級IP21，支持投幣、刷卡，掃碼、免費充電 ACX10A-TYN：防護等級IP21，支持投幣、刷卡，免費充電 ACX10A-YHW：防護等級IP65，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX10A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX10A-YW：防護等級IP65，支持刷卡、免費充電 ACX10A-MW：防護等級IP65，僅支持免費充電 |
2路智能插座 | ACX2A系列 |
| 2路承載電流20A，單路輸出電流10A，單回路功率2200W，總功率4400W。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別，報警上報。 ACX2A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡、掃碼充電 ACX2A-HN：防護等級IP21，支持掃碼充電 ACX2A-YN：防護等級IP21，支持刷卡充電 |
20路電瓶車智能充電樁 | ACX20A系列 |
| 20路承載電流50A，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率11kW。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別，報警上報。 ACX20A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX20A-YN：防護等級IP21，支持刷卡，免費充電 |
落地式電瓶車智能充電樁 | ACX10B系列 |
| 10路承載電流25A，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率5500W。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。 ACX10B-YHW：戶外使用，落地式安裝，包含1臺主機及5根立柱，支持刷卡、掃碼充電,不帶廣告屏 ACX10B-YHW-LL：戶外使用，落地式安裝，包含1臺主機及5根立柱，支持刷卡、掃碼充電。液晶屏支持U盤本地投放圖片及視頻廣告 |
智能邊緣計算網關 | ANet-2E4SM |
| 4路RS485串口，光耦隔離，2路以太網接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC12V～36V。支持4G擴展模塊，485擴展模塊。 |
擴展模塊ANet-485 | M485模塊：4路光耦隔離RS485 | ||
擴展模塊ANet-M4G | M4G模塊：支持4G全網通 | ||
導軌式單相電表 | ADL200 |
| 單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，輸入電流：10（80）A； 電能精度：1級 支持Modbus和645協(xié)議 證書：MID/CE認證 |
導軌式電能計量表 | ADL400 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，分相總有功電能，總正反向有功電能統(tǒng)計，總正反向無功電能統(tǒng)計；紅外通訊；電流規(guī)格：經互感器接入3×1（6）A，直接接入3×10（80）A，有功電能精度0.5S級，無功電能精度2級 證書：MID/CE認證 |
無線計量儀表 | ADW300 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，有功電能計量（正、反向）、四象限無功電能、總諧波含量、分次諧波含量（2～31次）；A、B、C、N四路測溫；1路剩余電流測量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD顯示；有功電能精度：0.5S級（改造項目） 證書：CPA/CE認證 |
導軌式直流電表 | DJSF1352-RN |
| 直流電壓、電流、功率測量，正反向電能計量，復費率電能統(tǒng)計，SOE事件記錄:8位LCD顯示:紅外通訊:電壓輸入較大1000V，電流外接分流器接入(75mV)或霍爾元件接入(0-5V);電能精度1級，1路485通訊，1路直流電能計量AC/DC85-265V供電 證書：MID/CE認證 |
面板直流電表 | PZ72L-DE |
| 直流電壓、電流、功率測量，正反向電能計量:紅外通訊:電壓輸入較大1000V，電流外接分流器接入·(75mV)或霍爾元件接入(0-20mA0-5V);電能精度1級 證書：CE認證 |
電氣防火限流式保護器 | ASCP200-63D |
| 導軌式安裝，可實現(xiàn)短路限流滅弧保護、過載限流保護、內部超溫限流保護、過欠壓保護、漏電監(jiān)測、線纜溫度監(jiān)測等功能;1路RS485通訊，1路NB或4G無線通訊(選配);額定電流為0~63A，額定電流菜單可設。 |
結束語
綜上所述，對于電動汽車的發(fā)展來說，需要面臨著充電樁充電技術方面的難題與挑戰(zhàn)，因而，應該做好對電動汽車充電樁的設計工作，使電動車充電樁交易服務系統(tǒng)與充電系統(tǒng)彼此能夠處于獨立的狀態(tài)，借助高效的互聯(lián)網平臺，加快電動車充電樁充電技術發(fā)展的速度，實現(xiàn)電動車充電樁系統(tǒng)的集成，便于安裝充電樁。與此同時，在此過程當中，形成電動車充電樁和用戶間全新的充電交易方式。在提高充電樁的標準化程度，確保電動車充電樁充電技術發(fā)展的穩(wěn)定性。并且，通過構建統(tǒng)一化的結算形式，讓電動車充電樁的操控變得更加便利、安全，還進一步降低了電動汽車充電樁運作的經濟成本。
參考文獻：
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舒印彪，孫衛(wèi)東，陳皓月，李媛媛.充電樁基礎設施不足問題已基本解決[J].中國房地產，2019,187(220):109-110.
何煥耀.淺析如何解決電動汽車充電樁充電技術難題
安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊.2022.05版.
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