新能源电动汽车充电桩应用技术与分析

摘要：在全球资源、环境、人口增长与经济发展的矛盾日趋尖锐，在坚持物质文明发展的同时也要谋求建立人与自然协调发展的新模式。各国均作出调整产业结构，提高能源利用效率的举措。为了加强对空气污染的控制及减少能源消耗，推行城市低碳发展策略，加强城市电动汽车充电设施规划建设工作的通知，相关的指导意见、财政补贴及建设管理规范陆续推出。发展电动汽车行业是国家新能源战略的重要方向，建设完善的充电设施是实现电动汽车产业化的前提，充电设施的建设与电动汽车的发展相辅相成，相互促使。

关键词：充电桩；智能管理平台

充电桩国内外发展现状

全球新能源汽车市场快速发展，充电桩需求也大幅提升，全球市场各国纷纷出台相关政策，国际能源机构（IEA）的新报告显示到2030年全球电动汽车保有量将达1.25亿台，充电桩的安装数量随之提升。目前新能源汽车的主要市场集中在美国、法国、德国、挪威、中国和日本，基于充电桩分布、市场情况和运营模式三个维度。

充电桩概念及类型

目前，电动汽车能源供给主要有两种模式：自充电模式及换电池模式。这两种模式在国际上已得到不同程度的尝试和应用，其中对自充电模式的研究、试验相对较多，换电池模式近年来也开始得到关注。自充电模式具体又包括常规充电和快速充电两种类型，下文将简要阐述自充电模式下充电桩的概念及类型。

电动汽车充电桩主要由桩体、电气模块、计量模块等部分组成，具有电能计量、计费、通信、控制等功能。

充电桩类别及功能

充电桩根据不同的电压等级为对应的电动汽车充电。充电桩充电原理是蓄电池放电后，用直流电按与放电电流相反的方向通过蓄电池，使它恢复工作能力，这个过程称为蓄电池充电。蓄电池充电时，电池正极与电源正极相联，电池负极与电源负极相联，充电电源电压须高于电池的总电动势。充电桩主要分为直流充电桩与交流充电桩，直流充电桩俗称就是“快充”，主要是通过电力电子相关技术对交流电进行变压、整流、逆变、滤波等处理，终得到直流输出，提供足够的功率直接对电动汽车电池进行充电，输出的电压和电流调整范围大，可以实现快充的要求，交流充电桩俗称就是“慢充”是利用标准的充电接口与交流电网连接，通过传导为车载充电机给电动汽车电池提供交流电源的充电装置。

交流充电示意图

交流充电连接示意图

直流充电示意图
 

直流充电连接示意图
 

安科瑞充电桩
 

安科瑞充电桩运营管理平台

安科瑞充电桩APP

充电桩APP是能源汽车车主不可缺少的软件，APP软件合理提高了使用者寻找充电桩、使用充电桩的效率：

1.通过地图可定位可视范围内充电桩位置，导航；

2.根据车主的出行计划选择快充、慢充等类型；

3.显示充电桩状态、可信息查询是否正在使用，车主可提前预约充电桩；

4.显示充电桩运营商、收费说明，可使用支付宝、微信支付；

5.用户详情查询、用户状态、消费记录等信息的管理和查询。

安科瑞充电桩APP用户界面

平台架构

充电桩的建设形式有两种，充电桩集中建设，数量较多，人员进行维护、管理充电桩的运营，另一种是分散式建设，即固定地点独立安装一个或几个私人用充电桩，这种建设形式使充电桩分布范围广，维护巡检成本较高。所以我们公司推广两种上平台的方式，一种是买断模式应用于充电桩数量多的场合，是由客户自己通过平台来管理充电桩；另一种是托管模式应用于数量较少的场合，是由我们公司来帮忙管理充电桩。

充电桩管理平台架构示意图
 

充电桩的数量日益增多，未来可达到百万，充电桩运行时与后台管理系统进行组网通信，管理系统集充电桩实时运行状态监控、计费管理、故障报告、运维管理、APP运营管理、数据收集、权限管理于一体，可对多个网点进行分层管理，直观显示网点的充电桩分布情况与运作情况，查看后台全部统计数据，包含收入概况、预约概况、通电率、预约率、空余充电桩数量、故障率、故障设备数量、充电桩总数、后台总收入及会员数量等信息。既满足管理者所有运维需求，也为管理运营降低成本，同时可提供其他增值服务，从而实现网络化、智能化的管理模式。

云平台主要功能

（1）数据概览：统计该账户下所有充电站的充电数据统计。

（2）充电站信息统计：地图上显示该账户下所有充电站的定位，以及所有充电桩的状态统计。

（3）地图查询：地图查询站点信息。

（4）充电站监控：可以按站点名称进行筛选，显示站点详情、充电枪列表、统计订单信息、故障记录。

a.可以按充电枪编号、状态、功率筛选充电枪列表。

b.点击某个充电枪编号后再进入充电枪监控页面。

c.实时监测变压器负荷，当负荷超过50%时，系统会限制新增开始充电的充电桩的功率，降为50%，当变压器负荷超过80%时，系统将不允许新增充电桩开始充电，直到负荷下降为止。

（5）充电枪监控：统计该充电枪的订单信息，显示订单列表，故障列表。
 

a.充电过程中，实时显示电参量，点击实时曲线，在弹出框中显示电参量的实时曲线。

b.点击订单列表中的订单编号，跳转到该订单的详情页面。

结语

充电桩行业总体正处于发展期，充电桩的建设发展对新能源汽车的发展起着很重要的作用，对充电桩发展过程中出现的问题积极提出措施解决，提高充电桩的建设水平，提高新能源汽车的普及。我国充电桩市场发展迅猛的同时依然存在很多问题，从整体发展角度来说，各地区发展速度不均衡，建设成本和盈利收入不成正比，公用充电桩利用率低以及充电桩后续维护等问题。从用户角度考虑，一是在老旧小区建设充电桩问题，申请电源或电力增容比较困难，协调物业人员也比较困难；二是由于城市市区、商场及公共建筑停车位紧张，部分燃油车直接占用充电车位。建设高水平的充电桩网络，需要政府、电网公司、生产商等各层力量参与到其中，做整体规划布局并完善管理制度，统一标准，不断积累行业技术人才。在民用建筑地下车库充电桩电气设计时，须先了解当地相关部门的规定，结合规范进行设计，密切跟踪新技术在充电桩领域的应用，做到合理制定方案，经济合理、节能环保。
 

　　审核编辑：汤梓红