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，綠色環保理念被運用到汽車領域當中，電動汽車的飛速發展，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。本文通過分析現階段電動汽車充電樁、充電技術的發展狀況，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。
關鍵詞：電動汽車；充電樁；充電技術；難題
0.引言
受到環境污染嚴重、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有利的位置。面對此種情況，電動汽車必將成為未來的發展趨勢。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模。
1.現階段電動汽車充電樁、充電技術的發展狀況分析
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，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，無法達到系統集成處理的效果，妨礙到電動汽車的長遠發展。所以，現階段，電動汽車充電樁、充電技術在發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，沒有達到集成系統功能的效果，由此造成后續相關充電服務、技術等無法發揮出其良好的作用，嚴重影響到電動車充電樁的定期更新、技術優化。另一方面，欠缺一定的規范性與合理性。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一性，造成操控步驟也存在著很大的差異性，沒有嚴格依據相關服務充電技術的標準規定，具體的操控步驟也顯現出不夠科學、合理的情況。實際上，當電動車充電樁充電技術在發展過程當中面臨著各種困難的時候，由于欠缺規范化的設計方式，產生了不良的影響。鑒于此，在電動汽車充電技術發展的過程當中，需要科學利用模塊，實現組件化的效果，使針對電動車充電樁的管控和交易處于彼此獨立的狀態，達到建設網絡管理平臺的目的，以便體現出電動車充電樁充電技術的科學性優勢。由此可見，經過前文的論述與分析之后，從中可以獲悉，科學分析現階段電動汽車充電樁、充電技術的發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、電力系統加以改造和優化實現，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服務質量的目的。有關電動汽車充電樁企業編制充電難題處理策略的過程當中，需要依據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。從未來發展的勢態來說，能源互聯網必將成為電力發展過程當中的主要內容。當前采用的充電樁＋互聯網模式，開始逐步和光伏發電技術、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和三方系統之間的融合，則使運營商的經營模式也發生了很大的變化。例如，對于一些非常老舊的城區來說，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定，達到安裝的要求，通過應用科學的能源管理系統，完成對用電的改進和完善任務，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、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
居民區充電樁 | 企業充電樁 | 公共的充電樁 | |
計量規定 | 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 |
對于不同的地區來說，如果當地可以利用光伏發電、電池儲能技術，則能夠與相關配電系統相連，然后實現和充電系統之間的對接，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能夠存在于同一個充電站管控系統當中，能夠達到對相關數據信息的互聯目的。借助此平管控平臺，可以接入很多的各類品牌充電樁，同時和三方系統實現無縫對接的效果，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網，相關運營商可以監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。
3.2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。
3.3.1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。
3.4安科瑞充電樁云平臺系統功能
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、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。
3.4.2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。
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。
3.4.5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。
3.4.6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。
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。
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 |
| 安科瑞響應節能環保、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計，總正反向無功電能統計；紅外通訊；電流規格：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、漏電監測、線纜溫度監測等功能;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，對于電動汽車的發展來說，需要面臨著充電樁充電技術方面的難題與挑戰，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與充電系統彼此能夠處于獨立的狀態，借助高效的互聯網平臺，加快電動車充電樁充電技術發展的速度，實現電動車充電樁系統的集成，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展的穩定性。并且，通過構建統一化的結算形式，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。
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何煥耀.淺析如何解決電動汽車充電樁充電技術難題
安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05版.
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