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，現今電動汽車已走進千家萬戶，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充電方式為具有車載充電機的電動汽車提供交流電源的裝置，充電樁的供配電設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行研究，以供參考。

關鍵詞：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)境產生了污染。就經濟可持續(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。所以在當前的電動汽車實際研究中，續(xù)航問題成為了研究的關鍵。

1充電樁配建標準及發(fā)展趨勢

國家發(fā)行的[2015]73號文件明確了充電基礎設施建設的基本原則：“統(tǒng)籌規(guī)劃、科學布局；適度超前、有序建設；統(tǒng)一標準、通用開放；依托市場、創(chuàng)新機制”，原則上，新建住宅配建停車位應100%建設充電設施或預留建設安裝條件，大型公共建筑物配建停車場、社會公共停車場建設充電設施或預留建設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)新能源汽車充電設施，將新能源汽車充電設施建設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，包括根據電網項目建設地提供擔保和優(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施。其他部分地方也相應地陸續(xù)引進附帶措施，要求對新建住宅區(qū)的新能源汽車充電樁的建設標準提出要求。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設施的建設。堅持能源互聯網發(fā)展概念作為滿足城市電動汽車需求的起點，采用智能電網技術，構建電動汽車交互式服務平臺，建設410個充電站，充電樁約19萬個充電樁。擴大充電設施支持電網建設和改造，確保充電設施無障礙，確保供電順利，滿足充電設施運營要求。

2電動汽車的充電方式和建設充電監(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。現階段，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)現充電樁的整體性管理成本較高，而且在使用中容易出現安全事故。出于對充電樁安全問題的考慮，也重視了充電樁運營管理成本問題，做智能充電樁的建設，并在智能充電樁設計的時候強化監(jiān)控系統(tǒng)的構建，這樣，監(jiān)控系統(tǒng)實現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，在建設過程中需注重對電網的保護，一般建設在大型停車場。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，可根據電池的溫度、電壓對充電電壓、電流進行自動調整，具備報警與保護功能。直流充電樁是采用傳導充電方式為電動汽車動力電池進行直接充電的方式，具有充電速度快的優(yōu)點。

3.2交流樁

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

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)務量多時選擇直流快速充電，在夜晚業(yè)務少時選擇交流進行慢速充電。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行，需設置漏電、短路、過流等保護功能。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面，且門未打開時，充電樁外部輪廓（包括防撞設施）在電動汽車頭部不能小于0.4米，充電設備安裝在車尾時，充電裝置外部輪廓（包括防撞設施）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和運營空間，維護工作平面與建筑物（結構）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充電樁基礎要提高，高出地面50mm至100mm，室外應高出充電站地坪200mm及以上。②基座要大于充電設備的長寬外輪廓，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設備安裝高度應易于操作，設備人機接口操作區(qū)水平線應距地面1.5米。

5電動汽車充電樁的運營管理

5.1建立一體化服務網絡

電動汽車充電樁應建立一體化服務網絡，為車主、新能源汽車企業(yè)、相關部門提供信息資源綜合性的服務?？梢愿鞒鞘袨閱挝唬潆姌哆\營（監(jiān)管）為主控，由充電樁（站）的基礎信息數據與運營數據等組成應用網絡。建立智能化數據庫，應設置實時數據庫和歷史數據庫，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，增強業(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，增加應對事故的方法。作為房地產服務業(yè)，應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、充電設備使用過程安全知識資料、微信分享案例等形式進行宣傳教育，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任制。房地產服務企業(yè)通過簽署業(yè)主和新能源汽車充電設備責任單位的安全使用協(xié)議，可以更加明確地規(guī)范充電樁的安全責任和安全使用要求，加強使用者的責任感，加強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監(jiān)控和分析發(fā)現其在性能方面表現出了兩大優(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證，充電便能夠實現自動化，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安科瑞充電樁收費運營云平臺

6.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營云平臺系統(tǒng)通過物聯網技術對接入系統(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據采集和監(jiān)控，實時監(jiān)控充電樁運行狀態(tài)，進行充電服務、支付管理，交易結算，資要管理、電能管理，明細查詢等。同時對充電機過溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣低各類故障進行預警；充電樁支持以太網、4G或WIFI等方式接入互聯網，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

6.2應用場所

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、學校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎設施設計。

6.3系統(tǒng)結構

6.3.1系統(tǒng)分為四層：

1）即數據采集層、網絡傳輸層、數據中心層和客戶端層。

2）數據采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協(xié)議為標準modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數，并進行電能計量和保護。

3）網絡傳輸層：通過4G網絡將數據上傳至搭建好的數據庫服務器。

4）數據中心層：包含應用服務器和數據服務器，應用服務器部署數據采集服務、WEB網站，數據服務器部署實時數據庫、歷史數據庫、基礎數據庫。

5）應客戶端層：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、基礎數據管理等功能，同時為運維人員提供運維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分布情況，對設備狀態(tài)、設備使用率、充電次數、充電時長、充電金額、充電度數、充電樁故障等進行統(tǒng)計顯示，同時可查看每個站點的站點信息、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)視充電設施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態(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，對其進行賬戶進行充值、退款、凍結、注銷等操作，可查看小區(qū)用戶每日的充電交易詳細信息。

6.4.4故障管理

設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行派發(fā)處理，同時運維人員可通過運維APP收取故障推送，運維人員在運維工作完成后將結果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現場問題。

6.4.5統(tǒng)計分析

通過系統(tǒng)平臺，從充電站點、充電設施、、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基礎數據管理

在系統(tǒng)平臺建立運營商戶，運營商可建立和管理其運營所需站點和充電設施，維護充電設施信息、價格策略、折扣、優(yōu)惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、凍結和解綁。

6.4.7運維APP

面向運維人員使用，可以對站點和充電樁進行管理、能夠進行故障閉環(huán)處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電充值情況，進行遠程參數設置，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，防護等級IP54，具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、恒流恒壓、電池保護、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用 通訊方式：4G/以太網 支持刷卡，掃碼、免費充電
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、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。 ACX10A-TYHN：防護等級IP21，支持投幣、刷卡，掃碼、免費充電 ACX10A-TYN：防護等級IP21，支持投幣、刷卡，免費充電 ACX10A-YHW：防護等級IP65，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX10A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX10A-YW：防護等級IP65，支持刷卡、免費充電 ACX10A-MW：防護等級IP65，僅支持免費充電
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、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別，報警上報。 ACX2A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡、掃碼充電 ACX2A-HN：防護等級IP21，支持掃碼充電 ACX2A-YN：防護等級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、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別，報警上報。 ACX20A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX20A-YN：防護等級IP21，支持刷卡，免費充電
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、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。 ACX10B-YHW：戶外使用，落地式安裝，包含1臺主機及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
智能邊緣計算網關	ANet-2E4SM

7結語

近年來，新能源電動汽車迅速發(fā)展，充電設施不僅存在“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，急需加快建設充電基礎設施，這是時代發(fā)展的必要性。

參考文獻

[1]賴茂松.電動汽車充電樁集中式電能規(guī)劃技術研究[J].汽車實用技術，2018（24）：9-10.

[2]張振邦.淺談電動汽車充電設施的現狀與問題[J].科技資訊，2018，16（34）：61-62.

[3]張倩.電動汽車光伏充電樁關鍵技術研究與開發(fā)[D].揚州大學，2018.

[4]韓平軍，張昉，朱思成.電動汽車充電樁設計智能優(yōu)化[J].中國新技術新產品，2018（22）：19-20.

[5]胡雨婷.電動汽車充電樁的優(yōu)化選擇[J].數碼世界，2018（11）：264.

[6]安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊.2022.05版.

[7]莫天毅. 新能源電動汽車充電樁選型與安裝的探討

審核編輯 黃宇