新能源汽车智能充电桩的技术与应用

徐悦 安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：燃油汽车的发展带来了不可再生能源的消耗以及环境的污染，这使得新能源汽车逐渐进入到人们的生活中。虽然新能源汽车具有动力成本低、环境污染小的优势，但仍存在充电难、充电慢等关键问题。基于此，本文首先分析了新能源汽车智能充电桩建设现存问题，后围绕提升新能源汽车智能充电桩服务质量，提出了几点智能充电桩关键技术应用策略。

关键词：新能源汽车；智能充电桩；充电技术

0引言

随着各大车企对新能源汽车的投入，新能源汽车也成为人们出行的首选。然而，新能源汽车充电难充电慢等问题，直接影响着新能源汽车的普及。传统的新能源汽车智能充电桩存在利用率较低等问题，主要原因就在于智能充电桩电力容量不足、充电桩存在质量问题等，这就使得新能源智能充电桩的创新设计成为重要话题。

1新能源汽车智能充电桩建设现存问题

1.1电力容量不足

新能源汽车的发展时间较短，各个小区、商场、车库等，并未完善充电桩及智能充电桩的建设，这也使得充电桩电力容量难以满足新能源汽车的充电需求。因此，在新能源汽车智能充电桩的建设过程中要重视电力扩容，通过敷设供电线路、配备相应的供电设备，提升智能充电桩的电力容量，提高智能充电桩的利用率。

1.2充电桩质量与通信问题

智能充电桩的设备质量与通信技术直接影响着智能充电桩的使用质量，比如出现网络通信延时问题时，往往会导致充电费用结算不及时，影响了智能充电桩的经济效益。又或者智能充电桩的硬件问题，使得充电时新能源汽车电池状态信息充、电放电信息的采集出现失误，影响了新能源汽车的电池寿命。

1.3充电管理系统问题

新能源汽车智能充电桩的充电管理系统，能够自动识别新能源汽车电池容量实现充满自停、断电记忆、智能计费等功能。然而，部分智能充电桩并未完善相关硬件设计与软件设计，容易出现线路故障、过度充电、违规操作等问题，直接影响了新能源汽车充电的可靠性[1]。2新能源汽车智能充电桩关键技术与应用策略

2.1重视动态功率请求，提升充电功率

动态功率是指智能识别电网中的功率需求，提升智能充电桩的电力容量。尤其是在电网负荷较大的情况下，智能充电桩通过支持动态功率，请求协调汽车充电功率上限，不仅能够满足新能源汽车的充电需求，也能提升充电效率。设计人员要应用标准化通信协议，实现智能充电桩电网新能源汽车之间的良好通信。由智能充电桩智能充电控制系统分析充电功率，分析新能源汽车的充电状态与充电需求，相应调整智能充电桩的充电功率。

2.2应用温控充电曲线，提升充电效率

新能源汽车充电过程中，容易受到外界环境温度的影响，因此新能源汽车智能充电桩设计过程中也要应用温控充电曲线、通过分析外界环境温度与新能源汽车电池的实际温度。智能优化汽车充电过程。

智能充电桩要智能分析温度对新能源汽车电池的影响，电池温度过高或过低时都会影响充电速度、充电效率以及电池的使用寿命。因此智能充电桩要智能分析电池温度，若电池温度过高或过低时，要调整智能充电曲线，以此提升充电效果，保障新能源汽车的充电安全。比如在电池温度过高时，往往会导致电池过热容易出现火灾的问题。此时智能充电桩要减少充电电流或降低充电电压，新能源汽车温度升高过程，提升电池的使用寿命[2]。

2.3完善系统架构设计，提升充电桩整体性能

新能源汽车智能充电桩的使用过程中，充电桩质量以及通信系统质量直接影响着充电效率。因此技术人员要完善系统架构设计、网络通信协议与接口设计，提升智能充电桩的充电效率与使用质量。

一，完善智能充电桩系统架构设计，包括充电桩硬件设计与充电桩软件设计。其中硬件设计包括充电连接器、充电控制器、电源模块。软件设计，包括优化充电控制算法、用户使用界面等。在优化系统架构设计时，技术人员要从充电桩硬件与软件角度出发，提升充电数据在硬件软件流通的合理性。如硬件模块与软件模块之间，应用合适的通信协议，提升数据流动的真实性，同时也能避免充电数据的丢失。

二，优化网络通信协议与接口设计。一是依据智能充电桩管理系统需求与通信特点，提升数据通信的稳定性与安全性，比如应用MCTT等通信协议提升智能充电桩系统的实时性，应用SSL/TLS协议保障相关数据传输的安全性。二是设计合适的硬件接口。当前新能源汽车的充电接口并不完全一致，因此在智能充电桩中要设计友好的硬件接口与软件接口，确保不同类型的新能源汽车都能使用智能充电桩完成充电过程。同时友好的软件接口也能为智能充电桩功能的拓展提供支持，也能实现智能充电桩的功能更新，提高智能充电桩的使用质量。

2.4应用智能软件系统，优化智能充电桩服务质量

智能充电桩软件系统能够提供充电服务、支付服务等，为提升新能源汽车充电质量，技术人员要完善智能充电桩软件系统。比如采用模块化设计，将后台通信模块、计量计费模块、人机交互模块、远程通信模块等进行系统化组合。通信模块收集与展示充电的信息，控制新能源汽车充电流程。由人机互动模块，展示充电参数充电界面、计费界面。由安全模块设计数据加密系统与读卡器系统，提升充电数据的安全性。通过完善智能充电桩的软件系统，使用户在充电过程中获得良好的充电体验，进而提升智能充电桩的服务质量。

3安科瑞充电桩收费运营云平台

3.1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。

3.2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。

3.3系统结构

3.3.1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。

3.4安科瑞充电桩云平台系统功能

3.4.1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。

3.4.2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。

3.4.3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。

3.4.4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。

3.4.5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。

3.4.6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。

3.4.7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

3.4.8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。

3.5系统硬件配置

4结语

总的来说。在新能源汽车不断普及的背景下，新能源汽车智能充电桩建设要解决传统充电方式存在的电力容量不足、充电桩质量问题，以及充电管理系统问题等。应用动态功率技术、温控充电曲线设计以及完善充电桩系统架构设计，应用智能软件系统，提升智能充电桩的整体性能与使用质量，为新能源汽车的推广与应用提供支持。

参考文献

何显忠.新能源汽车智能充电控制系统优化分析[J].汽车测试报告,2023,(19):53-55.

汤向华,朱富云,吕帅帅,倪红军,汪兴兴.新能源汽车智能充电桩的设计与研究[J].中国高新科技,2020,(10):26-28.

郭宗泽，唐潮.探讨新能源汽车智能充电桩关键技术与应用

[4] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版.

作者简介

徐悦，女，安科瑞电气股份有限公司，手机：[phone]；QQ：2885206556

审核编辑 黄宇