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浅谈电动汽车充电桩现状分析

更新日期:2024-06-25浏览:146次

程瑜

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要:随着经济的发展,人们生活水平的提高,人们逐渐意识到可持续发展的重要。世界能源形势严峻,各国能源结构都在加快调整转型,绿色低碳发展趋势不可逆转,能源产业也在持续提高信息化和智能化水平,能源发展呈现出明显的低碳化、智能化、多元化、多极化趋势。目前大力优化调整能源结构,推进能源绿色低碳发展以实现碳达峰碳中和。近年来,新能源汽车行业以电动、混动汽车发展尤为迅猛,与电动、混动汽车配套的充电桩也得到了大力发展和普及。

关键词:新能源;汽车充电桩;发展

0.引言

近年来,伴随全球变暖状况日益严峻,诸多能源危机问题相继涌现,这些问题备受全社会公众的重视。在产业建设中,如何有效处理这些问题,要对新能源技术进行广泛研究与运用。比如:在汽车行业发展中,学者们开始进行全新纯电动汽车的研发。这种汽车在实际使用中更有科学性与环保性。但这种汽车发展过程中,对充电站建设提出了高质量要求,有关行业只有对充电站建设开发高度重视,才能推动电动汽车可持续高质量发展,从而为提升企业经济效益提供保障。

1.充电设施的类型

充电设施包括电力系统、充电系统、监控管理系统和计费系统。充电设施的容量、电压等选择要符合本地的新能源汽车使用要求。住宅小区内的充电站一般以单相交流充电桩为主,其目的是鼓励私人新能源汽车车主在家里使用单相交流充电桩进行夜间充电,虽然需要较长的充电时间,但是可以达到削峰的效果。在需要快速充电的情况下,可以选用三相交流桩、直流一体充电桩、非车载式充电桩。对于具有大量充电终端的大型场地,可以采取灵活的充电堆;对于交通量大、运行周期短的应用场合,也可以采用更换电池的方式。目前充电桩类有如壁挂式、落地式、立柱式等类型,使用时均应视现场实际情况而定。设置在室内的充电设备防护级别要在IP32以上,设置在室外的充电设备防护级别要在IP54以上,且具有一定的防水防尘性能。居住区停车场、公共建筑附属停车场、园区停车场、校园停车场、路边停车场等均可使用单相交流充电。三相交流充电桩主要用于出租车公司、公共充电站、景区大型巴士停车场等经营场所。目前,各大电力公司均已装备三相交流380V/42kW的车载充电器,可快速充电,满足营运单位和公共快充的需求。而在太阳能、风能等可再生资源丰富的区域,应使用可再生能源进行充电。太阳能、风力发电等直接产生的电能是直流电,可以直接给新能源汽车的蓄电池充电,从而减少电力系统的交流和直流转换,节约能源,绿色环保。

2.新能源电动汽车充电系统的构成

(1)充电器。充电器指的是转化电网供应的交直电能为高电压车载蓄电池需要的直流电能设备,也就是DC/DC整流器与AC/DC。纯电动车与插电混合电动车的充电器可以分成两类,一种需要装置于车内,称作车载充电器,另一种需要置于充电桩之中,称作非车载充电器。一种就是在插电混合电动或者纯电动车上安装AC/DC,使用地面上的交流电网或车载电源提供高电压蓄电池充电设备。车载充电器的主要作用在于和交流电网的建设衔接,使车辆安全充电要求得到满足。此外,还能利用对导线和车辆通信的构建控制。如此以来,不但确保充电安全,还可交换车辆和车载充电器的参数,如高强度电流。(2)充电设施。充电设施指的是为了符合纯电动汽车与插电混动汽车的充电方面问题而配置户外的供电设施,经常会在广场、固定场所或方便停靠新能源汽车的固定地点实施安装。充电设施可为纯电动汽车或者插电混动汽车供应三项或者单项交流电,采用标准型非接触智能卡对充电全程加以控制,并进行保护系统功能的提供,如:防雷系统、过温系统、过流系统、欠压系统与过压系统等。

3.新能源汽车充电桩发展对策及建议

3.1加强监管

目前生产企业在取得计量器具型式批准证书后,就可以进行相关产品的生产和销售,市场监管部门要严格规范充电桩生产企业,做好“证后监管”,以“双随机”的形式对生产企业能力开展检查,做到三年全覆盖,对生产能力不足、存在产品质量隐患的生产企业责令限期整改,必要时可对不完成整改的企业收回型式批准证书,取消其生产资质,记录企业不良行为。增加充电桩产品质量抽查的预算,扩大产品质量抽查的力度和覆盖面。

3.2电动汽车充电桩数据分析平台设计

通过对电子记录系统的数据统计、归类、分析,建立一套电动汽车充电桩数据分析平台,为管理部门、生产厂家乃至电动汽车用户提供多方面的数据支持。如通过统计分析一定时间段内的检定地点,得到各地区在运充电桩数量分布,可快速获得分布密度图;通过检定周期内统计,得到各地区充电桩数量增减情况,能较客观地描述该地区充电设施的发展情况;结合检定日期分析检定数据,不仅管理部门能把握在运充电桩检定周期内的合格率,而且生产企业也能把握产品实际运行情况,为产品升级改造提供参考;通过分析充电桩类型和检定数据,不仅为管理部门对充电桩的两个检定规程的更新提供数据支持,而且为日后充电桩检定的课题研究提供可靠的数据来源。

3.3加强汽车充电桩控制系统安全设计

新能源汽车充电桩主体作为汽车电量供应的重要部分,其安全性和稳定性的保障尤为重要。因此,工程技术人员可运用科学的手段增强其在电能供应和传输方面的稳定性,经过多年的研究探索,工程技术人员通过对新能源汽车充电桩规划安全控制系统,保障其在为能源汽车的供电操作中,能持续且安全地完成电能供应和传输。安全系统的安装可以配合新能源汽车充电桩内部的检测系统一起运行,共同对新能源汽车电能储蓄装置的状态进行检测,在电流过低的情况下,充电桩的安全系统会自动传输报警提醒,与此同时,充电桩的检测系统会及时对新能源汽车内部电能载体内的电量状态进行检测,并有所调整供电做功和供电强度,保证充电桩电量传输的有效性。同时,还可对充电桩的周围环境进行检测,实时了解天气、温度等外部情况,针对恶劣的天气环境条件,安全系统会自动传输程序指令到充电桩的控制系统,并自动开启辅助设备,保障新能源汽车充电桩基础设施的安全维护,规避可能遇到的自然损坏。通常情况下,针对新能源汽车充电桩的安全系统设计,其具体的设计手法如下:工程技术人员会采用虚拟扫描程序,先对新能源汽车充电桩的外部充电端口进行检测,并重新规划其外部设备的原有电量的初始状态,以方便后续对汽车充电桩型号匹配、内部电容量、电量损耗比例等参数的设计。通常情况下,标准型号新能源汽车充电桩的电量为220AH,外部设备初始电量设置在30%左右,其充电桩的电能供应强度设置初始参数为中等强度,并通过程序设计实时对新能源汽车的安全性进行监测。

4.安科瑞充电桩收费运营云平台

4.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充电柱收费运营云平台系统通过物联网技术对接入系统的电动电动自行车充电站以及各个充电整法行不间断地数据采集和监控,实时监控充电桩运行状态,进行充电服务、支付管理,交易结算,资要管理、电能管理,明细查询等。同时对充电机过温保护、漏电、充电机输入/输出过压,欠压,绝缘低各类故障进行预警;充电桩支持以太网、4G或WIFI等方式接入互联网,用户通过微信、支付宝,云闪付扫码充电。

4.2应用场所

适用于民用建筑、一般工业建筑、居住小区、实业单位、商业综合体、学校、园区等充电桩模式的充电基础设施设计。

4.3系统结构

浅谈电动汽车充电桩现状分析

4.3.1系统分为四层:

1)即数据采集层、网络传输层、数据层和客户端层。

2)数据采集层:包括电瓶车智能充电桩通讯协议为标准modbus-rtu。电瓶车智能充电桩用于采集充电回路的电力参数,并进行电能计量和保护。

3)网络传输层:通过4G网络将数据上传至搭建好的数据库服务器。

4)数据层:包含应用服务器和数据服务器,应用服务器部署数据采集服务、WEB网站,数据服务器部署实时数据库、历史数据库、基础数据库。

5)应客户端层:系统管理员可在浏览器中访问电瓶车充电桩收费平台。终端充电用户通过刷卡扫码的方式启动充电。

小区充电平台功能主要涵盖充电设施智能化大屏、实时监控、交易管理、故障管理、统计分析、基础数据管理等功能,同时为运维人员提供运维APP,充电用户提供充电小程序。

4.4安科瑞充电桩云平台系统功能

4.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站点分布情况,对设备状态、设备使用率、充电次数、充电时长、充电金额、充电度数、充电桩故障等进行统计显示,同时可查看每个站点的站点信息、充电桩列表、充电记录、收益、能耗、故障记录等。统一管理小区充电桩,查看设备使用率,合理分配资源。

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4.4.2实时监控

实时监视充电设施运行状况,主要包括充电桩运行状态、回路状态、充电过程中的充电电量、充电电压/电流,充电桩告警信息等。浅谈电动汽车充电桩现状分析

4.4.3交易管理

平台管理人员可管理充电用户账户,对其进行账户进行充值、退款、冻结、注销等操作,可查看小区用户每日的充电交易详细信息。

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4.4.4故障管理

设备自动上报故障信息,平台管理人员可通过平台查看故障信息并进行派发处理,同时运维人员可通过运维APP收取故障推送,运维人员在运维工作完成后将结果上报。充电用户也可通过充电小程序反馈现场问题。

浅谈电动汽车充电桩现状分析

4.4.5统计分析

通过系统平台,从充电站点、充电设施、充电时间、充电方式等不同角度,查询充电交易统计信息、能耗统计信息等。

浅谈电动汽车充电桩现状分析

4.4.6基础数据管理

在系统平台建立运营商户,运营商可建立和管理其运营所需站点和充电设施,维护充电设施信息、价格策略、折扣、优惠活动,同时可管理在线卡用户充值、冻结和解绑。浅谈电动汽车充电桩现状分析

4.4.7运维APP

面向运维人员使用,可以对站点和充电桩进行管理、能够进行故障闭环处理、查询流量卡使用情况、查询充电\充值情况,进行远程参数设置,同时可接收故障推送。

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4.4.8充电小程序

面向充电用户使用,可查看附近空闲设备,主要包含扫码充电、账户充值,充电卡绑定、交易查询、故障申诉等功能。

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4.5系统硬件配置

类型

型号

图片

功能

安科瑞充电桩收费运营云平台

AcrelCloud-9000

浅谈电动汽车充电桩现状分析

安科瑞响应国家节能环保、绿色出行的号召,为广大用户提供慢充和快充两种充电方式壁挂式、落地式等多种类型的充电桩,包含智能7kW交流充电桩,30kW壁挂式直流充电桩,智能60kW/120kW直流一体式充电桩等来满足新能源汽车行业快速、经济、智能运营管理的市场需求,提供电动汽车充电软件解决方案,可以随时随地享受便捷 安全的充电服务,微信扫一扫、微信公众号、支付宝扫一扫、支付宝服务窗,充电方式多样化,为车主用户提供便捷、 安全的充电服务。实现对动力电池快速、 安全、合理的电量补给,能计时,计电度、计金额作为市民购电终端,同时为提高公共充电桩的效率和实用性。

互联网版智能交流桩

AEV-AC007D

额定功率7kW,单相三线制,防护等级IP65,具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、远程升级,支持刷卡、扫码、即插即用。通讯方:4G/wifi/蓝牙支持刷卡,扫码、免费充电可选配显示屏

互联网版智能直流桩

AEV-DC030D

 

额定功率30kW,三相五线制,防护等级IP54,具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远程升级,支持刷卡、扫码、即插即用通讯方式:4G/以太网

支持刷卡,扫码、免费充电

互联网版智能直流桩

AEV-DC060S

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额定功率60kW,三相五线制,防护等级IP54,具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远程升级,支持刷卡、扫码、即插即用通讯方式:4G/以太网

支持刷卡,扫码、免费充电

互联网版智能直流桩

AEV-DC120S

 

浅谈电动汽车充电桩现状分析

额定功率120kW,三相五线制,防护等级IP54,具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远程升级,支持刷卡、扫码、即插即用通讯方式:4G/以太网

支持刷卡,扫码、免费充电

10路电瓶车智能充电桩

ACX10A系列

10路承载电流25A,单路输出电流3A,单回路功率1000W,总功率5500W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别、独立计量、告警上报。

ACX10A-TYHN:防护等级IP21,支持投币、刷卡,扫码、免费充电

ACX10A-TYN:防护等级IP21,支持投币、刷卡,免费充电

ACX10A-YHW:防护等级IP65,支持刷卡,扫码,免费充电

ACX10A-YHN:防护等级IP21,支持刷卡,扫码,免费充电

ACX10A-YW:防护等级IP65,支持刷卡、免费充电

ACX10A-MW:防护等级IP65,仅支持免费充电

2路智能插座

ACX2A系列

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2路承载电流20A,单路输出电流10A,单回路功率2200W,总功率4400W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别,报警上报。

ACX2A-YHN:防护等级IP21,支持刷卡、扫码充电

ACX2A-HN:防护等级IP21,支持扫码充电

ACX2A-YN:防护等级IP21,支持刷卡充电

20路电瓶车智能充电桩

ACX20A系列

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20路承载电流50A,单路输出电流3A,单回路功率1000W,总功率11kW。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别,报警上报。

ACX20A-YHN:防护等级IP21,支持刷卡,扫码,免费充电

ACX20A-YN:防护等级IP21,支持刷卡,免费充电

落地式电瓶车智能充电桩

ACX10B系列

浅谈电动汽车充电桩现状分析

10路承载电流25A,单路输出电流3A,单回路功率1000W,总功率5500W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别、独立计量、告警上报。

ACX10B-YHW:户外使用,落地式安装,包含1台主机及5根立柱,支持刷卡、扫码充电,不带广告屏

ACX10B-YHW-LL:户外使用,落地式安装,包含1台主机及5根立柱,支持刷卡、扫码充电。液晶屏支持U盘本地投放图片及视频广告

智能边缘计算网关

ANet-2E4SM

 

4路RS485 串口,光耦隔离,2路以太网接口,支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPC UA、ModbusTCP(主、从)、104(主、从)、建筑能耗、SNMP、MQTT;(主模块)输入电源:DC 12 V ~36 V 。支持4G扩展模块,485扩展模块。

扩展模块ANet-485

M485模块:4路光耦隔离RS485

扩展模块ANet-M4G

M4G模块:支持4G全网通

导轨式单相电表

ADL200

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单相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量,输入电流:10(80)A;

电能精度:1级

支持Modbus和645协议

证书:MID /CE认证

导轨式电能计量表

ADL400

 

浅谈电动汽车充电桩现状分析

三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量,分相总有功电能,总正反向有功电能统计,总正反向无功电能统计;红外通讯;电流规格:经互感器接入3×1(6)A,直接接入3×10(80)A,有功电能精度0.5S级,无功电能精度2级

证书:MID /CE认证

无线计量仪表

ADW300

三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量,有功电能计量(正、反向)、四象限无功电能 、总谐波含量、分次谐波含量(2~31次) ;A、B、C、N四路测温;1路剩余电流测量;支持RS485/LoRa/2G/4G/NB;LCD显示;有功电能精度:0.5S级(改造项目 )

证书:CPA/CE认证

导轨式直流电表

DJSF1352-RN

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直流电压、电流、功率测量,正反向电能计量,复费率电能统计,SOE事件记录:8位LCD显示:红外通讯:电压输入较大1000V,电流外接分流器接入(75mV)或霍尔元件接入(0-5V);电能精度1级,1路485通讯,1路直流电能计量AC/DC85-265V供电

证书:MID/CE认证

面板直流电表

PZ72L-DE

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直流电压、电流、功率测量,正反向电能计量:红外通讯:电压输入较大1000V,电流外接分流器接入·(75mV)或霍尔元件接入(0-20mA0-5V);电能精度1级

证书:CE认证

电气防火限流式保护器

ASCP200-63D

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导轨式安装,可实现短路限流灭弧保护、过载限流保护、内部超温限流保护、过欠压保护、漏电监测、线缆温度监测等功能;1路RS485通讯,1路NB或4G无线通讯(选配);额定电流为0~63A,额定电流菜单可设。

5结语

新能源汽车目前正逐步成为人们的购车,因此做好新能源汽车充电站(桩)的消防安全监管工作,不仅可以保障人们的安全,也是积极响应落实党、国务院和自治区党委、关于加快新能源汽车发展、加快推进新型基础设施建设决策部署的重要举措,有利于全面推进新能源汽车的发展。

参考文献

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[2]崔泓.电动汽车充电安全分析与研究[J].内燃机与配件,2021(21):113-114.

[3]陈荣江.电动汽车交流充电桩建设设计方案[J].电工技术,2020(6):23-24.

[4]杨浩,陈斌,尹潇.新能源汽车充电安全分析与解决方案研究[J].汽车博览,2021(36):74-75.

[5]欧阳明高.我国节能与新能源汽车发展战略与对策[J].汽车工程,2021,28(4):317-321.

[6]贾延飞.新能源汽车充电桩现状分析

[7]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版.

 

 

 

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