簡析新能源電動汽車充電樁選型與安裝的探討

張穎姣

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定201801

摘要：大力發(fā)展和推廣電動汽車是國家發(fā)展新能源、清潔能源以應(yīng)對日益突出的燃油供求矛盾和環(huán)境污染問題，加大生態(tài)環(huán)境保護(hù)治理力度的措施之一，由此加速了電動汽車的發(fā)展速度，現(xiàn)今電動汽車已走進(jìn)千家萬戶，與之配套使用的電動汽車充電樁也隨之普及，交流充電樁是采用傳導(dǎo)充電方式為具有車載充電機(jī)的電動汽車提供交流電源的裝置，充電樁的供配電設(shè)計是確保電動汽車充電安全，及排除消防安全隱患的有力保障?；诖?，本文對新能源電動汽車充電樁選型與安裝進(jìn)行研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：新能源；電動汽車；充電樁；選型；安裝

0引言

汽車在便捷人們生活方面有著重要的作用，但是汽車的大量使用一方面造成了城市交通擁堵，另一方面對環(huán)境產(chǎn)生了污染。就經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展來看，汽車污染問題要要得到解決，所以在現(xiàn)階段，新能源汽車的研發(fā)在持續(xù)性深入。電動汽車相比于傳統(tǒng)燃油汽車，能源利用更加的清潔，只是在使用的過程中會發(fā)生蓄能問題。所以在當(dāng)前的電動汽車實際研究中，續(xù)航問題成為了研究的關(guān)鍵。

1充電樁配建標(biāo)準(zhǔn)及發(fā)展趨勢

國家發(fā)行的[2015]73號文件明確了充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的基本原則：“統(tǒng)籌規(guī)劃、科學(xué)布局；適度超前、有序建設(shè)；統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、通用開放；依托市場、創(chuàng)新機(jī)制”，原則上，新建住宅配建停車位應(yīng)100%建設(shè)充電設(shè)施或預(yù)留建設(shè)安裝條件，大型公共建筑物配建停車場、社會公共停車場建設(shè)充電設(shè)施或預(yù)留建設(shè)安裝條件的車位比例不低于10%，每2000輛電動汽車至少配套建設(shè)一座公共充電站。湖北省為了支持開發(fā)新能源汽車充電設(shè)施，將新能源汽車充電設(shè)施建設(shè)地納入土地綜合利用總體計劃和年度土地利用計劃中，制定了一系列支持政策，包括根據(jù)電網(wǎng)項目建設(shè)地提供擔(dān)保和優(yōu)惠。武漢還要求規(guī)劃和配置新住宅和公共大型停車場占20%的比例的新能源汽車充電設(shè)施。其他部分地方也相應(yīng)地陸續(xù)引進(jìn)附帶措施，要求對新建住宅區(qū)的新能源汽車充電樁的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)提出要求。湖北省發(fā)表的“湖北能源開發(fā)”表示，將加快電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。堅持能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概念作為滿足城市電動汽車需求的起點(diǎn)，采用智能電網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建電動汽車交互式服務(wù)平臺，建設(shè)410個充電站，充電樁約19萬個充電樁。擴(kuò)大充電設(shè)施支持電網(wǎng)建設(shè)和改造，確保充電設(shè)施無障礙，確保供電順利，滿足充電設(shè)施運(yùn)營要求。

2電動汽車的充電方式和建設(shè)充電監(jiān)控系統(tǒng)的必要性分析

電動汽車在目前的社會中得到了廣泛的利用，但是續(xù)航問題與充電問題一直困擾著電動汽車的發(fā)展?，F(xiàn)階段，不少企業(yè)提出利用智能充電樁來解決續(xù)航問題，但是在具體推出充電樁之后發(fā)現(xiàn)充電樁的整體性管理成本較高，而且在使用中容易出現(xiàn)安全事故。出于對充電樁安全問題的考慮，也重視了充電樁運(yùn)營管理成本問題，做智能充電樁的建設(shè)，并在智能充電樁設(shè)計的時候強(qiáng)化監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建，這樣，監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對充電樁本身和充電過程的監(jiān)測與控制，這不僅為汽車充電提供了保證，對充電樁的管理提升也有意義。簡而言之，電動汽車充電方法和建設(shè)充電樁監(jiān)控系統(tǒng)的必要性顯著。

3電動汽車充電樁分類

3.1直流充電樁

直流充電樁更適用于出租車、大巴、電動轎車、混合動力公交車等大型電動汽車的快速充電，功率較大，在建設(shè)過程中需注重對電網(wǎng)的保護(hù)，一般建設(shè)在大型停車場。直流充電樁輸入電源為三相四線380VAC±10%，頻率為50Hz±5%。直流充電樁具有快速充電的能力，即充電電流大于0.2C。根據(jù)電動汽車電池容量C，充電電流在0.1C-0.2C之間時，稱為慢速充電。充電電流大于0.2C，小于0.8C則是快速充電。而當(dāng)充電電流大于0.8C時，稱之為很高速充電。在充電過程中，需對電池狀態(tài)監(jiān)控，可根據(jù)電池的溫度、電壓對充電電壓、電流進(jìn)行自動調(diào)整，具備報警與保護(hù)功能。直流充電樁是采用傳導(dǎo)充電方式為電動汽車動力電池進(jìn)行直接充電的方式，具有充電速度快的優(yōu)點(diǎn)。

3.2交流樁

交流充電樁是給帶有車載充電機(jī)的電動汽車提供電源，不調(diào)節(jié)輸出，由于電動汽車車載充電機(jī)的功率一般都比較小，所以交流充電樁無法實現(xiàn)快速充電。

3.3交直流一體充電樁

交直流一體充電樁同時具備交流及直流充電功能，可以在白天業(yè)務(wù)量多時選擇直流快速充電，在夜晚業(yè)務(wù)少時選擇交流進(jìn)行慢速充電。需具備為蓄電池系統(tǒng)安全、自動充滿電的功能，減少在充電過程中對電池的傷害。充電模式可以分為定時、定量和智能三種模式。為確保充電樁安全可靠運(yùn)行，需設(shè)置漏電、短路、過流等保護(hù)功能。交直流一體充電樁更為智能化。

4充電樁的安裝注意事項

（1）要保證電動汽車和充電樁之間的安全距離。充電樁安裝在汽車側(cè)面，且門未打開時，充電樁外部輪廓（包括防撞設(shè)施）在電動汽車頭部不能小于0.4米，充電設(shè)備安裝在車尾時，充電裝置外部輪廓（包括防撞設(shè)施）在電動汽車頭部要小于0.5米。（2）充電樁樁的安裝要保留維護(hù)和運(yùn)營空間，維護(hù)工作平面與建筑物（結(jié)構(gòu)）建筑物之間的距離要小于0.8米。（3）充電樁在采用落地安裝方式時要滿足以下要求：①充電樁基礎(chǔ)要提高，高出地面50mm至100mm，室外應(yīng)高出充電站地坪200mm及以上。②基座要大于充電設(shè)備的長寬外輪廓，大小要大于50mm以上。（4）充電樁采用壁掛安裝方式時滿足以下要求：①應(yīng)垂直于地平面的墻壁安裝，墻面符合承載要求，充電樁要確保緊固到位。②設(shè)備安裝高度應(yīng)易于操作，設(shè)備人機(jī)接口操作區(qū)水平線應(yīng)距地面1.5米。

5電動汽車充電樁的運(yùn)營管理

5.1建立一體化服務(wù)網(wǎng)絡(luò)

電動汽車充電樁應(yīng)建立一體化服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，為車主、新能源汽車企業(yè)、相關(guān)部門提供信息資源綜合性的服務(wù)?？梢愿鞒鞘袨閱挝唬潆姌哆\(yùn)營（監(jiān)管）為主控，由充電樁（站）的基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)與運(yùn)營數(shù)據(jù)等組成應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)。建立智能化數(shù)據(jù)庫，應(yīng)設(shè)置實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，智能系統(tǒng)中包含的實體主要有電動汽車、充電站、充電樁、用戶、賬戶。

5.2履職盡責(zé)，增強(qiáng)業(yè)主（車主）安全意識

電動汽車充電樁管理工作中重要的是提高業(yè)主的安全觀念，增加應(yīng)對事故的方法。作為房地產(chǎn)服務(wù)業(yè)，應(yīng)該開展以下幾項工作：一是通過組織使用者觀看安全教育視頻、照片、充電設(shè)備使用過程安全知識資料、微信分享案例等形式進(jìn)行宣傳教育，與主要節(jié)日一起在社區(qū)開展社區(qū)活動，提高對新能源汽車充電樁安全使用重要性的認(rèn)識，以及讓使用者了解和掌握新能源汽車充電樁的安全使用常識。二是實行安全使用責(zé)任制。房地產(chǎn)服務(wù)企業(yè)通過簽署業(yè)主和新能源汽車充電設(shè)備責(zé)任單位的安全使用協(xié)議，可以更加明確地規(guī)范充電樁的安全責(zé)任和安全使用要求，加強(qiáng)使用者的責(zé)任感，加強(qiáng)實施新能源汽車充電樁的安全使用規(guī)則和制度。

5.3智能充電樁的性能測試

智能充電樁的具體運(yùn)行對于解決電動汽車充電問題而言有重要的作用，對某城市15個智能充電樁的具體利用做定點(diǎn)監(jiān)控和分析發(fā)現(xiàn)其在性能方面表現(xiàn)出了兩大優(yōu)勢：一是智能充電樁的具體利用更加的便捷，而且整個充電過程智能。用戶僅僅需要做身份的認(rèn)證，充電便能夠?qū)崿F(xiàn)自動化，這對于電動汽車的續(xù)航問題解決有重要的意義。二是智能充電樁的利用安全性十分的顯著。

6安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺

6.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費(fèi)運(yùn)營云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統(tǒng)的電動電動自行車充電站以及各個充電整法行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實時監(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。同時對充電機(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。

6.2應(yīng)用場所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實業(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。

6.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

6.3.1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)中心層和客戶端層。

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)中心層：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)器部署實時數(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。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動充電。

小區(qū)充電平臺功能主要涵蓋充電設(shè)施智能化大屏、實時監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能，同時為運(yùn)維人員提供運(yùn)維APP，充電用戶提供充電小程序。

6.4安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能

6.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點(diǎn)分布情況，對設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時長、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進(jìn)行統(tǒng)計顯示，同時可查看每個站點(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。

6.4.2.實時監(jiān)控

實時監(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。

6.4.3交易管理

平臺管理人員可管理充電用戶賬戶，對其進(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。

6.4.4故障管理

設(shè)備自動上報故障信息，平臺管理人員可通過平臺查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理，同時運(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。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題。

6.4.5統(tǒng)計分析

通過系統(tǒng)平臺，從充電站點(diǎn)、充電設(shè)施、、充電時間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統(tǒng)計信息、能耗統(tǒng)計信息等。

6.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺建立運(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、價格策略、折扣、優(yōu)惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、凍結(jié)和解綁。

6.4.7運(yùn)維APP

面向運(yùn)維人員使用，可以對站點(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，同時可接收故障推送。

6.4.8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。

6.5系統(tǒng)硬件配置

	額定功率120kW，三相五線制，防護(hù)等級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、智能計量、恒流恒壓、電池保護(hù)、遠(yuǎn)程升級，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)、故障回路識別、遠(yuǎn)程升級、功率識別、獨(dú)立計量、告警上報。 ACX10A-TYHN：防護(hù)等級IP21，支持投幣、刷卡，掃碼、免費(fèi)充電 ACX10A-TYN：防護(hù)等級IP21，支持投幣、刷卡，免費(fèi)充電 ACX10A-YHW：防護(hù)等級IP65，支持刷卡，掃碼，免費(fèi)充電 ACX10A-YHN：防護(hù)等級IP21，支持刷卡，掃碼，免費(fèi)充電 ACX10A-YW：防護(hù)等級IP65，支持刷卡、免費(fèi)充電 ACX10A-MW：防護(hù)等級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)、故障回路識別、遠(yuǎn)程升級、功率識別，報警上報。 ACX2A-YHN：防護(hù)等級IP21，支持刷卡、掃碼充電 ACX2A-HN：防護(hù)等級IP21，支持掃碼充電 ACX2A-YN：防護(hù)等級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)、故障回路識別、遠(yuǎn)程升級、功率識別，報警上報。 ACX20A-YHN：防護(hù)等級IP21，支持刷卡，掃碼，免費(fèi)充電 ACX20A-YN：防護(hù)等級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)、故障回路識別、遠(yuǎn)程升級、功率識別、獨(dú)立計量、告警上報。 ACX10B-YHW：戶外使用，落地式安裝，包含1臺主機(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
智能邊緣計算網(wǎng)關(guān)	ANet-2E4SM

7結(jié)語

近年來，新能源電動汽車迅速發(fā)展，充電設(shè)施不僅存在“沒有對外開放”，“不兼容電動汽車充電”，“使用成本高”等問題，影響了新能源電動汽車充電的用戶體驗，急需加快建設(shè)充電基礎(chǔ)設(shè)施，這是時代發(fā)展的必要性。

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審核編輯 黃宇