淺談電動汽車充電樁現(xiàn)狀分析

程瑜

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：隨著經(jīng)濟的發(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)，推進能源綠色低碳發(fā)展以實現(xiàn)碳達峰碳中和。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峻，諸多能源危機問題相繼涌現(xiàn)，這些問題備受全社會公眾的重視。在產(chǎn)業(yè)建設中，如何有效處理這些問題，要對新能源技術(shù)進行廣泛研究與運用。比如：在汽車行業(yè)發(fā)展中，學者們開始進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性與環(huán)保性。但這種汽車發(fā)展過程中，對充電站建設提出了高質(zhì)量要求，有關行業(yè)只有對充電站建設開發(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)濟效益提供保障。

1.充電設施的類型

充電設施包括電力系統(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(xiàn)場實際情況而定。設置在室內(nèi)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(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、風能等可再生資源豐富的區(qū)域，應使用可再生能源進行充電。太陽能、風力發(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(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備。車載充電器的主要作用在于和交流電網(wǎng)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(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(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(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加強監(jiān)管

目前生產(chǎn)企業(yè)在取得計量器具型式批準證書后，就可以進行相關產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售，市場監(jiān)管部門要嚴格規(guī)范充電樁生產(chǎn)企業(yè)，做好“證后監(jiān)管”，以“雙隨機”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)量抽查的預算，擴大產(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加強汽車充電樁控制系統(tǒng)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(wěn)定性的保障尤為重要。因此，工程技術(shù)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(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)進行檢測，并有所調(diào)整供電做功和供電強度，保證充電樁電量傳輸?shù)挠行?。同時，還可對充電樁的周圍環(huán)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(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)，并自動開啟輔助設備，保障新能源汽車充電樁基礎設施的安全維護，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)設計，其具體的設計手法如下：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行檢測，并重新規(guī)劃其外部設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(shù)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(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)，進行充電服務、支付管理，交易結(jié)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(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。

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(wǎng)絡傳輸層：通過4G網(wǎng)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(wǎng)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。

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。

4.4.2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。

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(jié)、注銷等操作，可查看小區(qū)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(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(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。

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(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		安科瑞響應國家節(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(jīng)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng) 支持刷卡，掃碼、免費充電
互聯(lián)網(wǎng)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(wǎng) 支持刷卡，掃碼、免費充電
互聯(lián)網(wǎng)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(wǎng) 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(wǎng)關	ANet-2E4SM		4路RS485 串口，光耦隔離，2路以太網(wǎng)接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPC UA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC 12 V ～36 V 。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(wǎng)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(jīng)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(nèi)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。

5結(jié)語

新能源汽車目前正逐步成為人們的購車首選，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，也是積極響應落實黨、國務院和自治區(qū)黨委、關于加快新能源汽車發(fā)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(fā)展。

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審核編輯 黃宇