电动汽车充电桩电能计量中的问题分析

引言
 

随着电动汽车行业的迅猛发展，建设配套的充电桩设施已成为当务之急。然而，充电桩的电能计量问题始终是业界关注的焦点。这些问题的存在不仅会显著影响用户的充电体验，还可能导致用户的不满和投诉。更甚者，充电桩设计的不规范可能会阻碍电动汽车市场的良性发展，损害制造商和消费者的利益。

1电动汽车充电桩概述 

电动汽车充电桩是专为电动汽车提供充电服务的设备，其功能与传统燃油车的加油站相似。通常情况下，电动汽车充电桩由两部分构成：充电桩本体和充电枪。充电桩本体承担着供电和控制的职责，而充电枪则负责将电能有效地传输至电动汽车。

1.1充电桩类型

电动汽车充电桩根据充电速度和电力输出的不同，可分为三大类：直流充电桩、交流快充桩和交流慢充桩。

1)直流充电桩（DC充电桩）提供高功率电流，能够实现电池的快速充电。有50kW、100kW、120kW等多种规格，其中120kW代表了目前市场上功率较高的直流充电桩。

2）交流快充桩（AC快充桩）提供快速充电服务，功率范围20-40kW，适用于三相电网连接，适合商业区、居住区和停车场等场所。

3)交流慢充桩（AC慢充桩），它主要适用于家庭和居住区，输出功率一般在3-7kW，足以应对日常的充电需求。

1.2充电桩接口

电动汽车充电桩接口主要分为国际接口和国内接口两大类。在国际接口中，存在CHAdeMO和CCS两种标准，CHAdeMO接口主要服务于日本市场的电动汽车，而CCS接口则成为欧洲和美国电动汽车的主流选择。至于国内接口，它主要是由中国本土品牌推广的GB/T标准。

 

2电动汽车充电桩的主要电能计量问题

电动汽车充电桩中，精确的电能计量至关重要。但设备精度差异和环境因素（如温度、电压变化）导致实际充电量与计量结果有偏差，影响充电费用。

测量误差：

测量误差是电能计量准确度的关键因素，指显示读数与实际电能消耗之间的偏差。由于计量器特性和使用环境复杂，误差难以完全消除，但应控制在可接受范围内。

计费标准：

电动汽车充电桩的计费通常基于充电量或时长，但因地区和场所差异，费用标准可能不一，造成充电费用的不确定性。

安全性问题：

电能计量设备对电气安全至关重要，因此电动汽车充电桩的电能计量器必须符合安全标准，并采取防护措施防止恶意破坏或篡改。

3充电桩计量监测中受到的影响

3.1环境因素

在充电桩计量监测过程中，环境因素如温度、湿度和空气质量等起着至关重要的作用。具体影响如下：

温度是影响充电桩计量监测的重要因素，其波动可能改变电能计量器精度，影响充电桩计量准确性。电能计量器精度通常随温度升高而降低，因此设计充电桩和选择计量器时需考虑温度影响。

湿度会影响电能计量器的精度，高湿度可能导致漏电和计量误差。因此，在设计充电桩和选择计量器时，必须考虑湿度对精度的影响。

空气质量影响充电桩计量精度。污染物可能损害计量器部件，降低精度。应定期清洁充电桩，减少环境影响。

光照会影响计量器精度，尤其是室外安装的充电桩，阳光直射可能使计量器温度升高，影响其准确度。

3.2充电桩类型

充电桩类型是计量监测性能的关键因素。不同充电桩因充电方式和功率差异，对计量监测的影响各异。下面将详细说明各类充电桩在计量监测方面的影响：

慢速充电桩：通常使用交流方式，功率较低。尽管测量精度高，但充电时间长，需较长时间监测以确保数据准确。

快速充电桩：通常使用直流方式，提供高功率充电。尽管它们能快速给出充电数据，但因电压和电流波动大，测量精度有限。

超级充电桩：超级充电桩结合了快速和慢速充电模式。在计量监测方面，超级充电桩不仅精度较高，而且充电速度较快，非常适合用于特定的充电场景。

充电桩的电能计量方式和安装位置会影响监测精度。不同的计量器类型，如电能表配合电流互感器或电子电能计量器，以及安装位置的选择，都需考虑以减少环境因素对精度的影响。

3.3充电桩设计

充电桩的充电插座设计对电能交换至关重要，直接影响电能计量和监测的准确性。设计时需考虑接触面积、间隙和连接紧密度，确保充电过程提供稳定、准确的电流和电压信号。

充电桩电缆设计需考虑其作为电能传输核心组件的重要性，确保电缆长度、电阻、电容等关键参数的精确性，以保证充电过程中的电流和电压数据准确。

充电桩设计需考虑散热效率和稳定性，以确保在高功率充电时稳定运行并减少温度变化对计量精度的影响。

 

4安科瑞充电桩收费运营云平台

4.1概述

安科瑞AcrelCloud-9000充电柱收费运营云平台系统运用物联网技术，实现与接入系统的新能源充电桩的持续数据采集与监控。该系统能够实时监控充电桩的运行状态，可提供支付管理、充电服务、交易结算清单、资产管理、电能管理以及明细查询清单等功能。此外，系统还具备对充电机过温保护、漏电、输入/输出过压、欠压、绝缘低等各类故障的预警功能。充电桩支持通过以太网、4G或WIFI等方式接入平台，用户可通过微信、支付宝或云闪付方式进行扫码充电。

4.2应用场所

适用于民用/工商业建筑、居住小区、企业、学校、园区等的充电桩基础设施设计。

4.3系统结构

4.3.1系统分为四层：

该系统由四个层次构成：数据采集层、网络传输层、数据中心层以及客户端层。

1）数据采集层：以标准modbus-rtu作为通讯协议，电瓶车智能充电桩负责采集充电回路的电力参数，并执行电能计量和保护功能。

2）网络传输层：利用4G网络将数据传输至预先搭建好的数据库服务器。

3）数据中心层：由应用服务器和数据服务器组成，应用服务器上部署了数据采集服务和WEB网站，而数据服务器则配置了实时数据库、历史数据库和基础数据库。

4）客户端层：系统管理员能够通过浏览器访问电瓶车充电桩收费平台。用户可通过刷卡或扫码的方式进行充电。

小区充电平台的主要功能包括充电设施的智能化大屏展示、实时监控、交易管理、故障管理、统计分析以及基础数据管理等。此外，平台支持运维APP和充电小程序。

4.4平台功能

4.4.1智能化大屏

智能化大屏幕直观显示站点分布和关键数据统计，如设备状态和充电次数、充电时长、充电金额、充电度数以及充电桩故障等。用户可查看站点详细信息，包括充电桩列表、充电记录、收益情况、能耗数据以及故障记录等。集中管理充电桩有助于监控使用率和资源分配。

 

4.4.2.实时监控

实时监控充电设施的运行状况，涵盖充电桩的运行状态、电路状态、充电过程中的电量消耗、充电电压与电流，以及充电桩的报警信息等关键指标。

4.4.3交易管理

平台管理人员承担着管理充电用户账户的职责，负责执行充值、退款、冻结以及注销等操作。此外，他们能够访问并审查小区用户每日充电交易的详细记录。

4.4.4故障管理

设备自动报告故障，平台管理人员查看并安排处理。同时，运维人员通过APP接收通知，完成工作后反馈结果。此外，充电用户可上报问题通过小程序。

4.4.5统计分析

借助系统平台，用户能够从多个维度检索相关信息，涵盖充电站点、充电设施、充电时长、充电方法等，进而获取充电交易的统计资料和能耗的统计数据。

4.4.6基础数据管理

创建运营商账户后，运营商可建立和管理站点及充电设施，维护设施信息，设定价格和促销活动，并处理在线卡用户的充值、冻结和解绑。

4.4.7运维APP

专为运维人员设计，本系统能够实现对站点和充电桩的有效管理。它具备故障闭环处理功能，能够查询流量卡的使用状况以及充电和充值详情。此外，系统支持远程参数配置，并能接收故障通知推送。

4.4.8充电小程序

专为充电用户设计，用户能查看附近空闲充电设备，也可以扫码充电、账户充值、充电卡绑定、交易查询和故障申诉等功能。

4.5系统硬件配置

 

5 结语

当前，电动汽车充电桩的电能计量面临若干挑战，这些挑战涉及环境因素、充电桩的种类、设计以及电能计量器的精确度等多个方面。这些问题可能会导致充电桩的计量结果不精确，进而影响电动汽车用户的充电体验和运营商的经济效益。为了解决这些挑战，必须制定相应的技术规范和监管政策，强化对充电桩的质量控制和计量监测，提高电能计量器的精确度和可靠性，并采取有效措施降低环境因素对计量准确性的干扰。

 

参考文献

[1]李丽娟,姚姣,陈赐,王乐.电动汽车充电桩电能计量中的问题分析.
 

[2]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版.

审核编辑 黄宇