安科瑞 劉秋霞
摘要：燃油汽車的發(fā)展帶來了不能再生能源的消耗以及環(huán)境的污染，這使得新能源汽車逐漸進(jìn)入到人們的生活中。雖然新能源汽車具有動(dòng)力成本低、環(huán)境污染小的優(yōu)勢(shì)，但仍存在充電難、充電慢等關(guān)鍵問題?；诖?，本文首先分析了新能源汽車智能充電樁建設(shè)現(xiàn)存問題，后圍繞提升新能源汽車智能充電樁服務(wù)質(zhì)量，提出了幾點(diǎn)智能充電樁關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用策略。
關(guān)鍵詞：新能源汽車；智能充電樁；充電技術(shù)
0引言
隨著各大車企對(duì)新能源汽車的投入，新能源汽車也成為人們出行的*選。然而，新能源汽車充電難充電慢等問題，直接影響著新能源汽車的普及。傳統(tǒng)的新能源汽車智能充電樁存在利用率較低等問題，主要原因就在于智能充電樁電力容量不足、充電樁存在質(zhì)量問題等，這就使得新能源智能充電樁的創(chuàng)新設(shè)計(jì)成為重要話題。
1新能源汽車智能充電樁建設(shè)現(xiàn)存問題
1.1電力容量不足
新能源汽車的發(fā)展時(shí)間較短，各個(gè)小區(qū)、商場(chǎng)、車庫等，并未完善充電樁及智能充電樁的建設(shè)，這也使得充電樁電力容量難以滿足新能源汽車的充電需求。因此，在新能源汽車智能充電樁的建設(shè)過程中要重視電力擴(kuò)容，通過敷設(shè)供電線路、配備相應(yīng)的供電設(shè)備，提升智能充電樁的電力容量，提高智能充電樁的利用率。
1.2充電樁質(zhì)量與通信問題
智能充電樁的設(shè)備質(zhì)量與通信技術(shù)直接影響著智能充電樁的使用質(zhì)量，比如出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信延時(shí)問題時(shí)，往往會(huì)導(dǎo)致充電費(fèi)用結(jié)算不及時(shí)，影響了智能充電樁的經(jīng)濟(jì)效益。又或者智能充電樁的硬件問題，使得充電時(shí)新能源汽車電池狀態(tài)信息充、電放電信息的采集出現(xiàn)失誤，影響了新能源汽車的電池壽命。
1.3充電管理系統(tǒng)問題
新能源汽車智能充電樁的充電管理系統(tǒng)，能夠自動(dòng)識(shí)別新能源汽車電池容量實(shí)現(xiàn)充滿自停、斷電記憶、智能計(jì)費(fèi)等功能。然而，部分智能充電樁并未完善相關(guān)硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)，容易出現(xiàn)線路故障、過度充電、違規(guī)操作等問題，直接影響了新能源汽車充電的可靠性[1]。2新能源汽車智能充電樁關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用策略
2.1重視動(dòng)態(tài)功率請(qǐng)求，提升充電功率
動(dòng)態(tài)功率是指智能識(shí)別電網(wǎng)中的功率需求，提升智能充電樁的電力容量。尤其是在電網(wǎng)負(fù)荷較大的情況下，智能充電樁通過支持動(dòng)態(tài)功率，請(qǐng)求協(xié)調(diào)汽車充電功率上限，不僅能夠滿足新能源汽車的充電需求，也能提升充電效率。設(shè)計(jì)人員要應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)智能充電樁電網(wǎng)新能源汽車之間的良好通信。由智能充電樁智能充電控制系統(tǒng)分析充電功率，分析新能源汽車的充電狀態(tài)與充電需求，相應(yīng)調(diào)整智能充電樁的充電功率。
2.2應(yīng)用溫控充電曲線，提升充電效率
新能源汽車充電過程中，容易受到外界環(huán)境溫度的影響，因此新能源汽車智能充電樁設(shè)計(jì)過程中也要應(yīng)用溫控充電曲線、通過分析外界環(huán)境溫度與新能源汽車電池的實(shí)際溫度。智能優(yōu)化汽車充電過程。
智能充電樁要智能分析溫度對(duì)新能源汽車電池的影響，電池溫度過高或過低時(shí)都會(huì)影響充電速度、充電效率以及電池的使用壽命。因此智能充電樁要智能分析電池溫度，若電池溫度過高或過低時(shí)，要調(diào)整智能充電曲線，以此提升充電效果，保障新能源汽車的充電安全。比如在電池溫度過高時(shí)，往往會(huì)導(dǎo)致電池過熱容易出現(xiàn)火災(zāi)的問題。此時(shí)智能充電樁要減少充電電流或降低充電電壓，新能源汽車溫度升高過程，提升電池的使用壽命[2]。
2.3完善系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)，提升充電樁整體性能
新能源汽車智能充電樁的使用過程中，充電樁質(zhì)量以及通信系統(tǒng)質(zhì)量直接影響著充電效率。因此技術(shù)人員要完善系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議與接口設(shè)計(jì)，提升智能充電樁的充電效率與使用質(zhì)量。
一，完善智能充電樁系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)，包括充電樁硬件設(shè)計(jì)與充電樁軟件設(shè)計(jì)。其中硬件設(shè)計(jì)包括充電連接器、充電控制器、電源模塊。軟件設(shè)計(jì)，包括優(yōu)化充電控制算法、用戶使用界面等。在優(yōu)化系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，技術(shù)人員要從充電樁硬件與軟件角度出發(fā)，提升充電數(shù)據(jù)在硬件軟件流通的合理性。如硬件模塊與軟件模塊之間，應(yīng)用合適的通信協(xié)議，提升數(shù)據(jù)流動(dòng)的真實(shí)性，同時(shí)也能避免充電數(shù)據(jù)的丟失。
二，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議與接口設(shè)計(jì)。一是依據(jù)智能充電樁管理系統(tǒng)需求與通信特點(diǎn)，提升數(shù)據(jù)通信的穩(wěn)定性與安全性，比如應(yīng)用MCTT等通信協(xié)議提升智能充電樁系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，應(yīng)用SSL/TLS協(xié)議保障相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。二是設(shè)計(jì)合適的硬件接口。當(dāng)前新能源汽車的充電接口并不*一致，因此在智能充電樁中要設(shè)計(jì)友好的硬件接口與軟件接口，確保不同類型的新能源汽車都能使用智能充電樁完成充電過程。同時(shí)友好的軟件接口也能為智能充電樁功能的拓展提供支持，也能實(shí)現(xiàn)智能充電樁的功能更新，提高智能充電樁的使用質(zhì)量。
2.4應(yīng)用智能軟件系統(tǒng)，優(yōu)化智能充電樁服務(wù)質(zhì)量
智能充電樁軟件系統(tǒng)能夠提供充電服務(wù)、支付服務(wù)等，為提升新能源汽車充電質(zhì)量，技術(shù)人員要完善智能充電樁軟件系統(tǒng)。比如采用模塊化設(shè)計(jì)，將后臺(tái)通信模塊、計(jì)量計(jì)費(fèi)模塊、人機(jī)交互模塊、遠(yuǎn)程通信模塊等進(jìn)行系統(tǒng)化組合。通信模塊收集與展示充電的信息，控制新能源汽車充電流程。由人機(jī)互動(dòng)模塊，展示充電參數(shù)充電界面、計(jì)費(fèi)界面。由安全模塊設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)與讀卡器系統(tǒng)，提升充電數(shù)據(jù)的安全性。通過完善智能充電樁的軟件系統(tǒng)，使用戶在充電過程中獲得良好的充電體驗(yàn)，進(jìn)而提升智能充電樁的服務(wù)質(zhì)量。
3安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺(tái)
3.1概述
AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費(fèi)運(yùn)營云平臺(tái)系統(tǒng)通過物聯(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)過溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)輸入/輸出過壓，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)，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。
3.2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)。
3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
3.3.1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4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(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、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。
5）應(yīng)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(fèi)平臺(tái)。終端充電用戶通過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。
3.4安科瑞充電樁云平臺(tái)系統(tǒng)功能
3.4.1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、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。
3.4.2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(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。
3.4.4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)。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場(chǎng)問題。
3.4.5統(tǒng)計(jì)分析
通過系統(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。
3.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理
在系統(tǒng)平臺(tái)建立運(yùn)營商戶，運(yùn)營商可建立和管理其運(yùn)營所需站點(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。
3.4.7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
3.4.8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。
3.5系統(tǒng)硬件配置
類型 | 型號(hào) | 圖片 | 功能 |
安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺(tái) | AcrelCloud-9000 |
| 安科瑞響應(yīng)節(jié)能環(huán)保、綠色出行的號(hào)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(jì)、智能運(yùn)營管理的市場(chǎng)需求，提供電動(dòng)汽車充電軟件解決方案，可以隨時(shí)隨地享受便捷高效安全的充電服務(wù)，微信掃一掃、微信公眾號(hào)、支付寶掃一掃、支付寶服務(wù)窗，充電方式多樣化，為車主用戶提供便捷、高效、安全的充電服務(wù)。實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力電池快速、高效、安全、合理的電量補(bǔ)給，能計(jì)時(shí)，計(jì)電度、計(jì)金額作為市民購電終端，同時(shí)為提高公共充電樁的效率和實(shí)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(hù)等級(jí)IP65，具備防雷 保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測(cè)、智能計(jì)量、遠(yuǎn)程升級(jí)，支持刷卡、掃碼、即插即用。 通訊方：4G/wifi/藍(lán)牙支持刷卡，掃碼、免費(fèi)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(hù)等級(jí)IP54，具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測(cè)、智能計(jì)量、恒流恒壓、電池保護(hù)、遠(yuǎn) 程升級(jí)，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(fèi)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(hù)等級(jí)IP54，具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測(cè)、智能計(jì)量、恒流恒壓、電池保護(hù)、遠(yuǎn)程升級(jí)，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(fèi)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(hù)等級(jí)IP54，具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測(cè)、智能計(jì)量、恒流恒壓、電池保護(hù)、遠(yuǎn)程升級(jí)，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(fèi)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(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識(shí)別、遠(yuǎn)程升級(jí)、功率識(shí)別、獨(dú)立計(jì)量、告警上報(bào)。 ACX10A-TYHN：防護(hù)等級(jí)IP21，支持投幣、刷卡，掃碼、免費(fèi)充電 ACX10A-TYN：防護(hù)等級(jí)IP21，支持投幣、刷卡，免費(fèi)充電 ACX10A-YHW：防護(hù)等級(jí)IP65，支持刷卡，掃碼，免費(fèi)充電 ACX10A-YHN：防護(hù)等級(jí)IP21，支持刷卡，掃碼，免費(fèi)充電 ACX10A-YW：防護(hù)等級(jí)IP65，支持刷卡、免費(fèi)充電 ACX10A-MW：防護(hù)等級(jí)IP65，僅支持免費(fèi)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(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識(shí)別、遠(yuǎn)程升級(jí)、功率識(shí)別，報(bào)警上報(bào)。 ACX2A-YHN：防護(hù)等級(jí)IP21，支持刷卡、掃碼充電 ACX2A-HN：防護(hù)等級(jí)IP21，支持掃碼充電 ACX2A-YN：防護(hù)等級(jí)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(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識(shí)別、遠(yuǎn)程升級(jí)、功率識(shí)別，報(bào)警上報(bào)。 ACX20A-YHN：防護(hù)等級(jí)IP21，支持刷卡，掃碼，免費(fèi)充電 ACX20A-YN：防護(hù)等級(jí)IP21，支持刷卡，免費(fèi)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(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識(shí)別、遠(yuǎn)程升級(jí)、功率識(shí)別、獨(dú)立計(jì)量、告警上報(bào)。 ACX10B-YHW：戶外使用，落地式安裝，包含1臺(tái)主機(jī)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(tái)主機(jī)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(jì)算網(wǎng)關(guān) | 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、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(kuò)展模塊，485擴(kuò)展模塊。 |
擴(kuò)展模塊ANet-485 | M485模塊：4路光耦隔離RS485 | ||
擴(kuò)展模塊ANet-M4G | M4G模塊：支持4G全網(wǎng)通 | ||
導(dǎo)軌式單相電表 | ADL200 |
| 單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測(cè)量，輸入電流：10（80）A； 電能精度：1級(jí) 支持Modbus和645協(xié)議 證書：MID/CE認(rèn)證 |
導(dǎo)軌式電能計(jì)量表 | ADL400 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測(cè)量，分相總有功電能，總正反向有功電能統(tǒng)計(jì)，總正反向無功電能統(tǒng)計(jì)；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(jí)，無功電能精度2級(jí) 證書：MID/CE認(rèn)證 |
無線計(jì)量?jī)x表 | ADW300 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測(cè)量，有功電能計(jì)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(cè)溫；1路剩余電流測(cè)量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD顯示；有功電能精度：0.5S級(jí)（改造項(xiàng)目） 證書：CPA/CE認(rèn)證 |
導(dǎo)軌式直流電表 | DJSF1352-RN |
| 直流電壓、電流、功率測(cè)量，正反向電能計(jì)量，復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)，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(jí)，1路485通訊，1路直流電能計(jì)量AC/DC85-265V供電 證書：MID/CE認(rèn)證 |
面板直流電表 | PZ72L-DE |
| 直流電壓、電流、功率測(cè)量，正反向電能計(jì)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(jí) 證書：CE認(rèn)證 |
電氣防火限流式保護(hù)器 | ASCP200-63D |
| 導(dǎo)軌式安裝，可實(shí)現(xiàn)短路限流滅弧保護(hù)、過載限流保護(hù)、內(nèi)部超溫限流保護(hù)、過欠壓保護(hù)、漏電監(jiān)測(cè)、線纜溫度監(jiān)測(cè)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(shè)。 |
4結(jié)語
總的來說。在新能源汽車不斷普及的背景下，新能源汽車智能充電樁建設(shè)要解決傳統(tǒng)充電方式存在的電力容量不足、充電樁質(zhì)量問題，以及充電管理系統(tǒng)問題等。應(yīng)用動(dòng)態(tài)功率技術(shù)、溫控充電曲線設(shè)計(jì)以及完善充電樁系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)用智能軟件系統(tǒng)，提升智能充電樁的整體性能與使用質(zhì)量，為新能源汽車的推廣與應(yīng)用提供支持。
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