淺談電動(dòng)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(shí)到可持續(xù)發(fā)展的重要。世界能源形勢(shì)嚴(yán)峻，各國(guó)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(shì)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(shì)。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(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和。近年來(lái)，新能源汽車行業(yè)以電動(dòng)、混動(dòng)汽車發(fā)展尤為迅猛，與電動(dòng)、混動(dòng)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(lái)，伴隨全球變暖狀況日益嚴(yán)峻，諸多能源危機(jī)問(wèn)題相繼涌現(xiàn)，這些問(wèn)題備受全社會(huì)公眾的重視。在產(chǎn)業(yè)建設(shè)中，如何有效處理這些問(wèn)題，要對(duì)新能源技術(shù)進(jìn)行廣泛研究與運(yùn)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(dòng)汽車的研發(fā)。這種汽車在實(shí)際使用中更有科學(xué)性與環(huán)保性。但這種汽車發(fā)展過(guò)程中，對(duì)充電站建設(shè)提出了高質(zhì)量要求，有關(guān)行業(yè)只有對(duì)充電站建設(shè)開發(fā)高度重視，才能推動(dòng)電動(dòng)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(jì)費(fèi)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(lì)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(zhǎng)的充電時(shí)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(duì)于具有大量充電終端的大型場(chǎng)地，可以采取靈活的充電堆；對(duì)于交通量大、運(yùn)行周期短的應(yīng)用場(chǎng)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(shí)均應(yīng)視現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況而定。設(shè)置在室內(nèi)的充電設(shè)備防護(hù)級(jí)別要在IP32以上，設(shè)置在室外的充電設(shè)備防護(hù)級(jí)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(chǎng)、公共建筑附屬停車場(chǎng)、園區(qū)停車場(chǎng)、校園停車場(chǎng)、路邊停車場(chǎng)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(chǎng)等經(jīng)營(yíng)場(chǎng)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(yíng)運(yùn)單位和公共快充的需求。而在太陽(yáng)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(yáng)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(dòng)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(dòng)車與插電混合電動(dòng)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(dòng)或者純電動(dòng)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(duì)導(dǎo)線和車輛通信的構(gòu)建控制。如此以來(lái)，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(dòng)汽車與插電混動(dòng)汽車的充電方面問(wèn)題而配置戶外的供電設(shè)施，經(jīng)常會(huì)在廣場(chǎng)、固定場(chǎng)所或方便?？啃履茉雌嚨墓潭ǖ攸c(diǎn)實(shí)施安裝。充電設(shè)施可為純電動(dòng)汽車或者插電混動(dòng)汽車供應(yīng)三項(xiàng)或者單項(xiàng)交流電，采用標(biāo)準(zhǔn)型非接觸智能卡對(duì)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(guò)溫系統(tǒng)、過(guò)流系統(tǒng)、欠壓系統(tǒng)與過(guò)壓系統(tǒng)等。

3.新能源汽車充電樁發(fā)展對(duì)策及建議

3.1加強(qiáng)監(jiān)管

目前生產(chǎn)企業(yè)在取得計(jì)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(chǎng)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(duì)生產(chǎn)企業(yè)能力開展檢查，做到三年全覆蓋，對(duì)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(shí)可對(duì)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(dòng)汽車充電樁數(shù)據(jù)分析平臺(tái)設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)電子記錄系統(tǒng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、歸類、分析，建立一套電動(dòng)汽車充電樁數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，為管理部門、生產(chǎn)廠家乃至電動(dòng)汽車用戶提供多方面的數(shù)據(jù)支持。如通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析一定時(shí)間段內(nèi)的檢定地點(diǎn)，得到各地區(qū)在運(yùn)充電樁數(shù)量分布，可快速獲得分布密度圖；通過(guò)檢定周期內(nèi)統(tǒng)計(jì)，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(yùn)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(shí)際運(yùn)行情況，為產(chǎn)品升級(jí)改造提供參考；通過(guò)分析充電樁類型和檢定數(shù)據(jù)，不僅為管理部門對(duì)充電樁的兩個(gè)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(lái)源。

3.3加強(qiáng)汽車充電樁控制系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)

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(yùn)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(guò)多年的研究探索，工程技術(shù)人員通過(guò)對(duì)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(cè)系統(tǒng)一起運(yùn)行，共同對(duì)新能源汽車電能儲(chǔ)蓄裝置的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，在電流過(guò)低的情況下，充電樁的安全系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)傳輸報(bào)警提醒，與此同時(shí)，充電樁的檢測(cè)系統(tǒng)會(huì)及時(shí)對(duì)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(cè)，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?。同時(shí)，還可對(duì)充電樁的周圍環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)時(shí)了解天氣、溫度等外部情況，針對(duì)惡劣的天氣環(huán)境條件，安全系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)傳輸程序指令到充電樁的控制系統(tǒng)，并自動(dòng)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(duì)新能源汽車充電樁的安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其具體的設(shè)計(jì)手法如下：工程技術(shù)人員會(huì)采用虛擬掃描程序，先對(duì)新能源汽車充電樁的外部充電端口進(jìn)行檢測(cè)，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(duì)汽車充電樁型號(hào)匹配、內(nèi)部電容量、電量損耗比例等參數(shù)的設(shè)計(jì)。通常情況下，標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)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(guò)程序設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)對(duì)新能源汽車的安全性進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

4.安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)

4.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)系統(tǒng)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)接入系統(tǒng)的電動(dòng)電動(dòng)自行車充電站以及各個(gè)充電整法行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控充電樁運(yùn)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(shí)對(duì)充電機(jī)過(guò)溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)輸入/輸出過(guò)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(guò)微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

4.2應(yīng)用場(chǎng)所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實(shí)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(jì)。

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(jì)量和保護(hù)。

3）網(wǎng)絡(luò)傳輸層：通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫(kù)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。

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

小區(qū)充電平臺(tái)功能主要涵蓋充電設(shè)施智能化大屏、實(shí)時(shí)監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計(jì)分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能，同時(shí)為運(yùn)維人員提供運(yùn)維APP，充電用戶提供充電小程序。

4.4安科瑞充電樁云平臺(tái)系統(tǒng)功能

4.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點(diǎn)分布情況，對(duì)設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時(shí)長(zhǎng)、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)顯示，同時(shí)可查看每個(gè)站點(diǎn)的站點(diǎn)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(shí)時(shí)監(jiān)控

實(shí)時(shí)監(jiān)視充電設(shè)施運(yùn)行狀況，主要包括充電樁運(yùn)行狀態(tài)、回路狀態(tài)、充電過(guò)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(tái)管理人員可管理充電用戶賬戶，對(duì)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(dòng)上報(bào)故障信息，平臺(tái)管理人員可通過(guò)平臺(tái)查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理，同時(shí)運(yùn)維人員可通過(guò)運(yùn)維APP收取故障推送，運(yùn)維人員在運(yùn)維工作完成后將結(jié)果上報(bào)。充電用戶也可通過(guò)充電小程序反饋現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題。

4.4.5統(tǒng)計(jì)分析

通過(guò)系統(tǒng)平臺(tái)，從充電站點(diǎn)、充電設(shè)施、充電時(shí)間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統(tǒng)計(jì)信息、能耗統(tǒng)計(jì)信息等。

4.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺(tái)建立運(yùn)營(yíng)商戶，運(yùn)營(yíng)商可建立和管理其運(yùn)營(yíng)所需站點(diǎn)和充電設(shè)施，維護(hù)充電設(shè)施信息、價(jià)格策略、折扣、優(yōu)惠活動(dòng)，同時(shí)可管理在線卡用戶充值、凍結(jié)和解綁。

4.4.7運(yùn)維APP

面向運(yùn)維人員使用，可以對(duì)站點(diǎn)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(shí)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(yǔ)

新能源汽車目前正逐步成為人們的購(gòu)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(shí)黨、國(guó)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(dòng)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(dòng)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(dòng)汽車交流充電樁建設(shè)設(shè)計(jì)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(yáng)明高.我國(guó)節(jié)能與新能源汽車發(fā)展戰(zhàn)略與對(duì)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(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05版.