简析新能源电动汽车充电桩选型与安装的探讨

简析新能源电动汽车充电桩选型与安装的探讨

张颖姣

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：大力发展和推广电动汽车是国家发展新能源、清洁能源以应对日益突出的燃油供求矛盾和环境污染问题，加大生态环境保护治理力度的措施之一，由此加速了电动汽车的发展速度，现今电动汽车已走进千家万户，与之配套使用的电动汽车充电桩也随之普及，交流充电桩是采用传导充电方式为具有车载充电机的电动汽车提供交流电源的装置，充电桩的供配电设计是确保电动汽车充电安全，及排除消防安全隐患的有力保障。基于此，本文对新能源电动汽车充电桩选型与安装进行研究，以供参考。

关键词：新能源；电动汽车；充电桩；选型；安装

0引言

汽车在便捷人们生活方面有着重要的作用，但是汽车的大量使用一方面造成了城市交通拥堵，另一方面对环境产生了污染。就经济可持续发展来看，汽车污染问题要要得到解决，所以在现阶段，新能源汽车的研发在持续性深入。电动汽车相比于传统燃油汽车，能源利用更加的清洁，只是在使用的过程中会发生蓄能问题。所以在当前的电动汽车实际研究中，续航问题成为了研究的关键。

1充电桩配建标准及发展趋势

国家发行的[2015]73号文件明确了充电基础设施建设的基本原则：“统筹规划、科学布局；适度超前、有序建设；统一标准、通用开放；依托市场、创新机制”，原则上，新建住宅配建停车位应100%建设充电设施或预留建设安装条件，大型公共建筑物配建停车场、社会公共停车场建设充电设施或预留建设安装条件的车位比例不低于10%，每2000辆电动汽车至少配套建设一座公共充电站。湖北省为了支持开发新能源汽车充电设施，将新能源汽车充电设施建设地纳入土地综合利用总体计划和年度土地利用计划中，制定了一系列支持政策，包括根据电网项目建设地提供担保和优惠。武汉还要求规划和配置新住宅和公共大型停车场占20%的比例的新能源汽车充电设施。其他部分地方也相应地陆续引进附带措施，要求对新建住宅区的新能源汽车充电桩的建设标准提出要求。湖北省发表的“湖北能源开发”表示，将加快电动汽车充电基础设施的建设。坚持能源互联网发展概念作为满足城市电动汽车需求的起点，采用智能电网技术，构建电动汽车交互式服务平台，建设410个充电站，充电桩约19万个充电桩。扩大充电设施支持电网建设和改造，确保充电设施无障碍，确保供电顺利，满足充电设施运营要求。

2电动汽车的充电方式和建设充电监控系统的必要性分析

电动汽车在目前的社会中得到了广泛的利用，但是续航问题与充电问题一直困扰着电动汽车的发展。现阶段，不少企业提出利用智能充电桩来解决续航问题，但是在具体推出充电桩之后发现充电桩的整体性管理成本较高，而且在使用中容易出现安全事故。出于对充电桩安全问题的考虑，也重视了充电桩运营管理成本问题，做智能充电桩的建设，并在智能充电桩设计的时候强化监控系统的构建，这样，监控系统实现对充电桩本身和充电过程的监测与控制，这不仅为汽车充电提供了保证，对充电桩的管理提升也有意义。简而言之，电动汽车充电方法和建设充电桩监控系统的必要性显著。

3电动汽车充电桩分类

3.1直流充电桩

直流充电桩更适用于出租车、大巴、电动轿车、混合动力公交车等大型电动汽车的快速充电，功率较大，在建设过程中需注重对电网的保护，一般建设在大型停车场。直流充电桩输入电源为三相四线380VAC±10%，频率为50Hz±5%。直流充电桩具有快速充电的能力，即充电电流大于0.2C。根据电动汽车电池容量C，充电电流在0.1C-0.2C之间时，称为慢速充电。充电电流大于0.2C，小于0.8C则是快速充电。而当充电电流大于0.8C时，称之为很高速充电。在充电过程中，需对电池状态监控，可根据电池的温度、电压对充电电压、电流进行自动调整，具备报警与保护功能。直流充电桩是采用传导充电方式为电动汽车动力电池进行直接充电的方式，具有充电速度快的优点。

3.2交流桩

交流充电桩是给带有车载充电机的电动汽车提供电源，不调节输出，由于电动汽车车载充电机的功率一般都比较小，所以交流充电桩无法实现快速充电。

3.3交直流一体充电桩

交直流一体充电桩同时具备交流及直流充电功能，可以在白天业务量多时选择直流快速充电，在夜晚业务少时选择交流进行慢速充电。需具备为蓄电池系统安全、自动充满电的功能，减少在充电过程中对电池的伤害。充电模式可以分为定时、定量和智能三种模式。为确保充电桩安全可靠运行，需设置漏电、短路、过流等保护功能。交直流一体充电桩更为智能化。

4充电桩的安装注意事项

（1）要保证电动汽车和充电桩之间的安全距离。充电桩安装在汽车侧面，且门未打开时，充电桩外部轮廓（包括防撞设施）在电动汽车头部不能小于0.4米，充电设备安装在车尾时，充电装置外部轮廓（包括防撞设施）在电动汽车头部要小于0.5米。（2）充电桩桩的安装要保留维护和运营空间，维护工作平面与建筑物（结构）建筑物之间的距离要小于0.8米。（3）充电桩在采用落地安装方式时要满足以下要求：①充电桩基础要提高，高出地面50mm至100mm，室外应高出充电站地坪200mm及以上。②基座要大于充电设备的长宽外轮廓，大小要大于50mm以上。（4）充电桩采用壁挂安装方式时满足以下要求：①应垂直于地平面的墙壁安装，墙面符合承载要求，充电桩要确保紧固到位。②设备安装高度应易于操作，设备人机接口操作区水平线应距地面1.5米。

5电动汽车充电桩的运营管理

5.1建立一体化服务网络

电动汽车充电桩应建立一体化服务网络，为车主、新能源汽车企业、相关部门提供信息资源综合性的服务。可以各城市为单位，充电桩运营（监管）为主控，由充电桩（站）的基础信息数据与运营数据等组成应用网络。建立智能化数据库，应设置实时数据库和历史数据库，智能系统中包含的实体主要有电动汽车、充电站、充电桩、用户、账户。

5.2履职尽责，增强业主（车主）安全意识

电动汽车充电桩管理工作中重要的是提高业主的安全观念，增加应对事故的方法。作为房地产服务业，应该开展以下几项工作：一是通过组织使用者观看安全教育视频、照片、充电设备使用过程安全知识资料、微信分享案例等形式进行宣传教育，与主要节日一起在社区开展社区活动，提高对新能源汽车充电桩安全使用重要性的认识，以及让使用者了解和掌握新能源汽车充电桩的安全使用常识。二是实行安全使用责任制。房地产服务企业通过签署业主和新能源汽车充电设备责任单位的安全使用协议，可以更加明确地规范充电桩的安全责任和安全使用要求，加强使用者的责任感，加强实施新能源汽车充电桩的安全使用规则和制度。

5.3智能充电桩的性能测试

智能充电桩的具体运行对于解决电动汽车充电问题而言有重要的作用，对某城市15个智能充电桩的具体利用做定点监控和分析发现其在性能方面表现出了两大优势：一是智能充电桩的具体利用更加的便捷，而且整个充电过程智能。用户仅仅需要做身份的认证，充电便能够实现自动化，这对于电动汽车的续航问题解决有重要的意义。二是智能充电桩的利用安全性十分的显著。

6安科瑞充电桩收费运营云平台

6.1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。

6.2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。

6.3系统结构

6.3.1系统分为四层：

1）即数据采集层、网络传输层、数据中心层和客户端层。

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）数据中心层：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。

6.4安科瑞充电桩云平台系统功能

6.4.1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。

6.4.2.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。

6.4.3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。

6.4.4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。

6.4.5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。

6.4.6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。

6.4.7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。

 

6.4.8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。

 

6.5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

	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

	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

	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		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		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		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

	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

	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 证书：CPA/CE认证
导轨式直流电表	DJSF1352-RN

	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

	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

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。

 

7结语

近年来，新能源电动汽车迅速发展，充电设施不仅存在“没有对外开放”，“不兼容电动汽车充电”，“使用成本高”等问题，影响了新能源电动汽车充电的用户体验，急需加快建设充电基础设施，这是时代发展的必要性。

参考文献

[1]赖茂松.电动汽车充电桩集中式电能规划技术研究[J].汽车实用技术，2018（24）：9-10.

[2]张振邦.浅谈电动汽车充电设施的现状与问题[J].科技资讯，2018，16（34）：61-62.

[3]张倩.电动汽车光伏充电桩关键技术研究与开发[D].扬州大学，2018.

[4]韩平军，张昉，朱思成.电动汽车充电桩设计智能优化[J].中国新技术新产品，2018（22）：19-20.

[5]胡雨婷.电动汽车充电桩的优化选择[J].数码世界，2018（11）：264.

[6]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版.

[7]莫天毅. 新能源电动汽车充电桩选型与安装的探讨

审核编辑 黄宇