【節(jié)能學(xué)院】新能源電動(dòng)汽車充電樁應(yīng)用技術(shù)分析

摘要：在全球資源、環(huán)境、人口增長(zhǎng)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾日趨尖銳，在堅(jiān)持物質(zhì)文明發(fā)展的同時(shí)也要謀求建立人與自然協(xié)調(diào)發(fā)展的新模式。各國(guó)均作出調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高能源利用效率的舉措。為了加強(qiáng)對(duì)空氣污染的控制及減少能源消耗，推行城市低碳發(fā)展策略，加強(qiáng)城市電動(dòng)汽車充電設(shè)施規(guī)劃建設(shè)工作的通知，相關(guān)的指導(dǎo)意見(jiàn)、財(cái)政補(bǔ)貼及建設(shè)管理規(guī)范陸續(xù)推出。發(fā)展電動(dòng)汽車行業(yè)是國(guó)家新能源戰(zhàn)略的重要方向，建設(shè)完善的充電設(shè)施是實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化的前提，充電設(shè)施的建設(shè)與電動(dòng)汽車的發(fā)展相輔相成，相互促使。

關(guān)鍵詞：充電樁；智能管理平臺(tái)

充電樁國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

全球新能源汽車市場(chǎng)快速發(fā)展，充電樁需求也大幅提升，全球市場(chǎng)各國(guó)紛紛出臺(tái)相關(guān)政策，國(guó)際能源機(jī)構(gòu)（IEA）的新報(bào)告顯示到2030年全球電動(dòng)汽車保有量將達(dá)1.25億臺(tái)，充電樁的安裝數(shù)量隨之提升。目前新能源汽車的主要市場(chǎng)集中在美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、挪威、中國(guó)和日本，基于充電樁分布、市場(chǎng)情況和運(yùn)營(yíng)模式三個(gè)維度。

充電樁概念及類型

目前，電動(dòng)汽車能源供給主要有兩種模式：自充電模式及換電池模式。這兩種模式在國(guó)際上已得到不同程度的嘗試和應(yīng)用，其中對(duì)自充電模式的研究、試驗(yàn)相對(duì)較多，換電池模式近年來(lái)也開(kāi)始得到關(guān)注。自充電模式具體又包括常規(guī)充電和快速充電兩種類型，下文將簡(jiǎn)要闡述自充電模式下充電樁的概念及類型。

電動(dòng)汽車充電樁主要由樁體、電氣模塊、計(jì)量模塊等部分組成，具有電能計(jì)量、計(jì)費(fèi)、通信、控制等功能。

充電樁類別及功能

充電樁根據(jù)不同的電壓等級(jí)為對(duì)應(yīng)的電動(dòng)汽車充電。充電樁充電原理是蓄電池放電后，用直流電按與放電電流相反的方向通過(guò)蓄電池，使它恢復(fù)工作能力，這個(gè)過(guò)程稱為蓄電池充電。蓄電池充電時(shí)，電池正極與電源正極相聯(lián)，電池負(fù)極與電源負(fù)極相聯(lián)，充電電源電壓須高于電池的總電動(dòng)勢(shì)。充電樁主要分為直流充電樁與交流充電樁，直流充電樁俗稱就是“快充”，主要是通過(guò)電力電子相關(guān)技術(shù)對(duì)交流電進(jìn)行變壓、整流、逆變、濾波等處理，終得到直流輸出，提供足夠的功率直接對(duì)電動(dòng)汽車電池進(jìn)行充電，輸出的電壓和電流調(diào)整范圍大，可以實(shí)現(xiàn)快充的要求，交流充電樁俗稱就是“慢充”是利用標(biāo)準(zhǔn)的充電接口與交流電網(wǎng)連接，通過(guò)傳導(dǎo)為車載充電機(jī)給電動(dòng)汽車電池提供交流電源的充電裝置。

交流充電示意圖

交流充電連接示意圖

直流充電示意圖

直流充電連接示意圖

安科瑞充電樁

安科瑞充電樁運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)

安科瑞充電樁APP

充電樁APP是能源汽車車主不可缺少的軟件，APP軟件合理提高了使用者尋找充電樁、使用充電樁的效率：

1.通過(guò)地圖可定位可視范圍內(nèi)充電樁位置，導(dǎo)航；

2.根據(jù)車主的出行計(jì)劃選擇快充、慢充等類型；

3.顯示充電樁狀態(tài)、可信息查詢是否正在使用，車主可提前預(yù)約充電樁；

4.顯示充電樁運(yùn)營(yíng)商、收費(fèi)說(shuō)明，可使用支付寶、微信支付；

5.用戶詳情查詢、用戶狀態(tài)、消費(fèi)記錄等信息的管理和查詢。

安科瑞充電樁APP用戶界面

平臺(tái)架構(gòu)

充電樁的建設(shè)形式有兩種，充電樁集中建設(shè)，數(shù)量較多，人員進(jìn)行維護(hù)、管理充電樁的運(yùn)營(yíng)，另一種是分散式建設(shè)，即固定地點(diǎn)獨(dú)立安裝一個(gè)或幾個(gè)私人用充電樁，這種建設(shè)形式使充電樁分布范圍廣，維護(hù)巡檢成本較高。所以我們公司推廣兩種上平臺(tái)的方式，一種是買斷模式應(yīng)用于充電樁數(shù)量多的場(chǎng)合，是由客戶自己通過(guò)平臺(tái)來(lái)管理充電樁；另一種是托管模式應(yīng)用于數(shù)量較少的場(chǎng)合，是由我們公司來(lái)幫忙管理充電樁。

充電樁管理平臺(tái)架構(gòu)示意圖

充電樁的數(shù)量日益增多，未來(lái)可達(dá)到百萬(wàn)，充電樁運(yùn)行時(shí)與后臺(tái)管理系統(tǒng)進(jìn)行組網(wǎng)通信，管理系統(tǒng)集充電樁實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、計(jì)費(fèi)管理、故障報(bào)告、運(yùn)維管理、APP運(yùn)營(yíng)管理、數(shù)據(jù)收集、權(quán)限管理于一體，可對(duì)多個(gè)網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行分層管理，直觀顯示網(wǎng)點(diǎn)的充電樁分布情況與運(yùn)作情況，查看后臺(tái)全部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，包含收入概況、預(yù)約概況、通電率、預(yù)約率、空余充電樁數(shù)量、故障率、故障設(shè)備數(shù)量、充電樁總數(shù)、后臺(tái)總收入及會(huì)員數(shù)量等信息。既滿足管理者所有運(yùn)維需求，也為管理運(yùn)營(yíng)降低成本，同時(shí)可提供其他增值服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、智能化的管理模式。

云平臺(tái)主要功能

（1）數(shù)據(jù)概覽：統(tǒng)計(jì)該賬戶下所有充電站的充電數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

（2）充電站信息統(tǒng)計(jì)：地圖上顯示該賬戶下所有充電站的定位，以及所有充電樁的狀態(tài)統(tǒng)計(jì)。

（3）地圖查詢：地圖查詢站點(diǎn)信息。

（4）充電站監(jiān)控：可以按站點(diǎn)名稱進(jìn)行篩選，顯示站點(diǎn)詳情、充電槍列表、統(tǒng)計(jì)訂單信息、故障記錄。

a.可以按充電槍編號(hào)、狀態(tài)、功率篩選充電槍列表。

b.點(diǎn)擊某個(gè)充電槍編號(hào)后再進(jìn)入充電槍監(jiān)控頁(yè)面。

c.實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變壓器負(fù)荷，當(dāng)負(fù)荷超過(guò)50%時(shí)，系統(tǒng)會(huì)限制新增開(kāi)始充電的充電樁的功率，降為50%，當(dāng)變壓器負(fù)荷超過(guò)80%時(shí)，系統(tǒng)將不允許新增充電樁開(kāi)始充電，直到負(fù)荷下降為止。

（5）充電槍監(jiān)控：統(tǒng)計(jì)該充電槍的訂單信息，顯示訂單列表，故障列表。

a.充電過(guò)程中，實(shí)時(shí)顯示電參量，點(diǎn)擊實(shí)時(shí)曲線，在彈出框中顯示電參量的實(shí)時(shí)曲線。

b.點(diǎn)擊訂單列表中的訂單編號(hào)，跳轉(zhuǎn)到該訂單的詳情頁(yè)面。

現(xiàn)場(chǎng)安裝

結(jié)語(yǔ)

充電樁行業(yè)總體正處于發(fā)展期，充電樁的建設(shè)發(fā)展對(duì)新能源汽車的發(fā)展起著很重要的作用，對(duì)充電樁發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題積極提出措施解決，提高充電樁的建設(shè)水平，提高新能源汽車的普及。我國(guó)充電樁市場(chǎng)發(fā)展迅猛的同時(shí)依然存在很多問(wèn)題，從整體發(fā)展角度來(lái)說(shuō)，各地區(qū)發(fā)展速度不均衡，建設(shè)成本和盈利收入不成正比，公用充電樁利用率低以及充電樁后續(xù)維護(hù)等問(wèn)題。從用戶角度考慮，一是在老舊小區(qū)建設(shè)充電樁問(wèn)題，申請(qǐng)電源或電力增容比較困難，協(xié)調(diào)物業(yè)人員也比較困難；二是由于城市市區(qū)、商場(chǎng)及公共建筑停車位緊張，部分燃油車直接占用充電車位。建設(shè)高水平的充電樁網(wǎng)絡(luò)，需要政府、電網(wǎng)公司、生產(chǎn)商等各層力量參與到其中，做整體規(guī)劃布局并完善管理制度，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不斷積累行業(yè)技術(shù)人才。在民用建筑地下車庫(kù)充電樁電氣設(shè)計(jì)時(shí)，須先了解當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門(mén)的規(guī)定，結(jié)合規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，密切跟蹤新技術(shù)在充電樁領(lǐng)域的應(yīng)用，做到合理制定方案，經(jīng)濟(jì)合理、節(jié)能環(huán)保。