劉細(xì)鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：通過(guò)對(duì)新能源通用充電樁的介紹，詳細(xì)分析了充電樁開(kāi)發(fā)技術(shù)的三個(gè)階段，并通過(guò)技術(shù)路線解釋了技術(shù)原理，充分論證了本研究的可行性。

關(guān)鍵詞：新能源 ；智能化 ；光伏

、引言

隨著蓄電池性能的不斷提升，電動(dòng)車(chē)輛得到了廣泛的應(yīng)用， 在今后段時(shí)間里，車(chē)輛發(fā)展的主流將會(huì)以電動(dòng)車(chē)輛的保有量逐年增加，并部分取代內(nèi)燃機(jī)車(chē)的趨勢(shì)。同時(shí)，由于電動(dòng)車(chē)的技術(shù)越來(lái)越成熟，電動(dòng)汽車(chē)的管理與服務(wù)也更加規(guī)范 ；電動(dòng)汽車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)也將以系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的現(xiàn)代化模式出現(xiàn)，電動(dòng)車(chē)將會(huì)開(kāi)啟個(gè)車(chē)輛時(shí)代的變革。

我“十三五”期間要實(shí)現(xiàn)全新能源汽車(chē)?yán)塾?jì)產(chǎn)銷量達(dá)到500 萬(wàn)輛，到2020 年，新能源汽車(chē)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。新能源汽車(chē)的發(fā)展， 需要新能源汽車(chē)充電樁的建設(shè)配合。隨著社會(huì)對(duì)新能源汽車(chē)的需求日益增加以及家政策的推動(dòng)，新能源汽車(chē)的快速發(fā)展將生產(chǎn)值達(dá)到1200 億的汽車(chē)充電樁市場(chǎng)。

目前內(nèi)在充電樁行業(yè)中，絕大部分的充電樁產(chǎn)品均依靠家電網(wǎng)供電網(wǎng)絡(luò)作為充電電能來(lái)源，均屬于單電能來(lái)源類型。目前還沒(méi)有專門(mén)為市電供電、光伏發(fā)電以及蓄電池供電三種供應(yīng)源同時(shí)為汽車(chē)充電產(chǎn)品，也缺少不同電源之間自動(dòng)切換的新型光伏充電樁。因此，本項(xiàng)目將在以解決上述問(wèn)題基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出通用充電樁，并能夠緊隨光伏能源行業(yè)的發(fā)展步伐，使其得到更廣圍的應(yīng)用

二、研究?jī)?nèi)容

代充電樁分為直流充電樁與交流充電樁兩種類型， 以市電作為輸入電源。直流充電樁需要將交流電進(jìn)行整流成直流電源，用直流電源直接給電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行充電。交流充電樁是直接將交流電源提供給電動(dòng)汽車(chē)內(nèi)部充電系統(tǒng)進(jìn)行充電，項(xiàng)目選用交流充電樁投入使用，提高通用性。交流充電樁直接從市電電網(wǎng)中汲取電能作為汽車(chē)充電電量來(lái)源。交流充電樁輸入電壓為220V 交流電，輸出電壓為220V 交流電。交流充電樁作為汽車(chē)充電接口， 將市電交流電通過(guò)汽車(chē)自帶的交流充電端口提供給電動(dòng)汽車(chē)，作為汽車(chē)充電所需要的交流電。

二代充電樁采用直流充電樁的形式，以光伏發(fā)電作為能量供應(yīng)來(lái)源，并配備儲(chǔ)能系統(tǒng)。白天陽(yáng)光充足的情況下，光伏板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為直流電源，通過(guò)直流充電樁，以 DC-DC 的形式對(duì)電氣汽車(chē)進(jìn)行充電，富余電量?jī)?chǔ)存在儲(chǔ)能系統(tǒng)中。在晚上或者光線不足的情況下，直流充電樁對(duì)光伏發(fā)電量和儲(chǔ)能系統(tǒng)中蓄電池的電量進(jìn)行管理和調(diào)用，為汽車(chē)充電。二代充電樁將太陽(yáng)能發(fā)電作為僅有的電量來(lái)源，在充電樁中加入了 MPPT 技術(shù)，提高光伏發(fā)電效率，同時(shí)具備了傳統(tǒng)充電樁充電管理、蓄電池管理、售電管理等功能。以直流充電的形式，和光伏發(fā)電的直流電這種電能性質(zhì)相吻合，大大提供了發(fā)電和能量轉(zhuǎn)移的效率。

三代充電樁在二代充電樁的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)充電電源來(lái)源為市電交流電源與光伏發(fā)電電源，并配置蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)作為備選功能。

三、實(shí)施方案

電動(dòng)汽車(chē)體化充電機(jī)由380V 交流供電，正常情況下體化充電機(jī)處于關(guān)機(jī)狀態(tài)，當(dāng)正確連接電纜后，啟動(dòng)充電過(guò)程 ；當(dāng)進(jìn)入充電過(guò)程后，觸摸屏?xí)崾締?dòng)充電，只有有效地 IC 卡方可啟動(dòng)充電。

充電樁是電動(dòng)力車(chē)的電站，其功能類似于加油站里面的加油機(jī)。每個(gè)充電樁都裝有充電插頭，充電樁可以根據(jù)不同的電壓等級(jí)，為各種型號(hào)的電動(dòng)車(chē)充電。電動(dòng)汽車(chē)充電樁采用的是交、直流供電方式，需要特制的充電卡刷卡使用，充電樁顯示屏能顯示充電量、費(fèi)用、充電時(shí)間等數(shù)據(jù)。

交流充電樁采用人機(jī)交互界面采用大屏幕 LCD 彩色觸摸屏， 充電可選擇定電量、定時(shí)間、定金額、自動(dòng)（充滿為止）四種模式。充電樁的交流工作電壓220V 或者380V，普通純電動(dòng)轎車(chē)用充電樁充滿電需要4-5 個(gè)小時(shí)，由于充電樁造價(jià)低廉、主要安裝在停車(chē)場(chǎng)，充電樁適用于慢充動(dòng)力電池。電動(dòng)車(chē)的快速充電主要由充電站中的充電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

• 技術(shù)路線

GBT 20234.1-2015 電動(dòng)汽車(chē)交流充電樁是開(kāi)發(fā)的效率高、高可靠性的充電設(shè)備。它界面美觀大方，控制方式安穩(wěn)便捷，為電動(dòng)汽車(chē)提供安穩(wěn)可靠的交流電源。

本產(chǎn)品采用模塊化設(shè)計(jì)，主控模塊采用 ARM 芯片全數(shù)字控制，智能化程度高，數(shù)據(jù)處理速度高，響應(yīng)迅速，提高在大功率應(yīng)用中的穩(wěn)定性和安穩(wěn)性。界面人性化、觸摸屏操作方便快捷， 擁有多重保護(hù)功能、自動(dòng)化的充電控制 ；產(chǎn)品提供以太網(wǎng)、3G 等多種通信接口與監(jiān)控平臺(tái)或運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)實(shí)時(shí)通信，并接受監(jiān)控平臺(tái)的指令操作，實(shí)時(shí)檢測(cè)充電過(guò)程，確保充電過(guò)程中人身和車(chē)輛的安穩(wěn)。

五、安科瑞充電樁運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)

1、系統(tǒng)架構(gòu)

安科瑞Acrelcloud-充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)系統(tǒng)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)接入系統(tǒng)的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時(shí)對(duì)各類故障如充電機(jī)過(guò)溫保護(hù)、充電機(jī)輸入輸出過(guò)壓、欠壓、絕緣檢測(cè)故障等系列故障進(jìn)行預(yù)警；用戶通過(guò)VX小程序掃描二維碼，進(jìn)行支付后，系統(tǒng)發(fā)起充電請(qǐng)求，控制二維碼對(duì)應(yīng)的充電樁完成電動(dòng)汽車(chē)的充電過(guò)程。

充電樁可選配WIFI模塊或GPRS模塊接入互聯(lián)網(wǎng)，配合加密技術(shù)和秘鑰分發(fā)技術(shù)，基于TCP/IP的數(shù)據(jù)交互協(xié)議，與云端進(jìn)行直連。云平臺(tái)包含了充電收費(fèi)和充電樁運(yùn)營(yíng)的所有功能，具體功能如下：

資源管理：充電站檔案管理，充電樁檔案管理，用戶檔案管理，充電樁運(yùn)行監(jiān)測(cè)，充電樁異常交易監(jiān)測(cè)

交易結(jié)算：充電價(jià)格策略管理，預(yù)收費(fèi)管理，賬單管理，營(yíng)收和財(cái)務(wù)相關(guān)報(bào)表

用戶管理：用戶注冊(cè)，用戶登錄，用戶帳戶管理，消息管理

充電服務(wù)：充電設(shè)施搜索，充電設(shè)施查看，地圖尋址，在線自助支付充電，充電結(jié)算，導(dǎo)航等

VX小程序：掃碼充電，賬單支付等功能

數(shù)據(jù)服務(wù)：數(shù)據(jù)采集，短信提醒，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和解析

變壓器監(jiān)控：監(jiān)控充電站變壓器負(fù)荷，每個(gè)充電站配備塊ARCM300T無(wú)線表，超負(fù)荷時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)充電樁的進(jìn)行調(diào)度管理，即當(dāng)負(fù)荷超過(guò)百分之五十時(shí)，系統(tǒng)會(huì)限制新增開(kāi)始充電的充電樁的功率，降為百分之五十，當(dāng)變壓器負(fù)荷超過(guò)百分之八十時(shí)，系統(tǒng)將不允許新增充電樁開(kāi)始充電，直到負(fù)荷下降為止。

2、平臺(tái)功能

2.1平臺(tái)登錄

在瀏覽器打開(kāi)云平臺(tái)鏈接、輸入賬戶名和權(quán)限密碼，進(jìn)行登錄，防止未授權(quán)人員瀏覽有關(guān)信息。

2.2平臺(tái)頁(yè)

平臺(tái)頁(yè)總覽每天的開(kāi)HU數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時(shí)長(zhǎng)，累計(jì)的開(kāi)hu數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時(shí)長(zhǎng)，以及相應(yīng)的環(huán)比增長(zhǎng)和同比增長(zhǎng)以及樁、站分布地圖導(dǎo)航、本月充電統(tǒng)計(jì)。

2.3實(shí)時(shí)監(jiān)控

l 充電站監(jiān)控

充電站監(jiān)控頁(yè)面監(jiān)視用戶充電槍總數(shù)、正在充電的槍數(shù)、空閑槍數(shù)、插槍數(shù)量、故障槍數(shù)量等，匯總了用戶擁有各樁的當(dāng)日充電總次數(shù)、總電量、總時(shí)長(zhǎng)，進(jìn)行負(fù)荷限制、故障查詢。

• 充電槍監(jiān)控

充電樁監(jiān)控頁(yè)面充電槍的基本信息、今日充電電量、今日充電次數(shù)、今日充電時(shí)長(zhǎng)和累計(jì)充電電量、累計(jì)充電次數(shù)、累計(jì)充電時(shí)長(zhǎng)等、充電電壓電流等參數(shù)。

2.4VX小程序

• 搜索與使用

VX小程序可以通過(guò)掃描二維碼和VX文字搜索找到，點(diǎn)擊后可以加入到小程序列表，如下圖所示

• 授權(quán)登錄界面

用戶通過(guò)搜索或者掃碼等途徑初次打開(kāi)小程序時(shí)，會(huì)進(jìn)入這個(gè)頁(yè)面，需要用戶授權(quán)登錄才可以進(jìn)入小程序主功能頁(yè)面，如圖所示

• 主功能頁(yè)

初次進(jìn)入主功能頁(yè)時(shí)需要授權(quán)定位才可以使用地圖相關(guān)功能，在地圖上查看到當(dāng)前所在區(qū)域的充電站，查看充電站信息，可以進(jìn)行掃碼充電操作，地圖導(dǎo)航等

• 充電

掃描充電槍上的二維碼，如果當(dāng)前充電樁可用即可進(jìn)入充電選擇頁(yè)面，可以查看到當(dāng)前的充電站名稱、充電槍名稱，以及當(dāng)前的賬戶余額，電價(jià)和預(yù)計(jì)可充電量等數(shù)據(jù)，還可以查看當(dāng)前賬戶的歷史充電記錄。充電方式分為按時(shí)間充電、按金額充電、按電量充電這三種方式。充電結(jié)束可以進(jìn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

• 個(gè)人信息

個(gè)人信息可以顯示當(dāng)前登錄賬號(hào)的昵稱和余額，同時(shí)包括、充值、充值記錄查詢、賬單查詢、充電記錄查詢、設(shè)置支付密碼等功能

3、硬件配置

3.1平臺(tái)服務(wù)器：建議按照我方配置購(gòu)買(mǎi)，或者客戶自己租用阿里云資源。

硬件配置清單：（如申請(qǐng)阿里云可忽略）

若客戶自己租用阿里云服務(wù)器，服務(wù)器配置根據(jù)充電槍點(diǎn)數(shù)的不同，分別如下：

3.2現(xiàn)場(chǎng)硬件配置清單：

六、結(jié)束語(yǔ)

為了響應(yīng)家政策，實(shí)現(xiàn)便利生活、環(huán)保出行以及節(jié)能減排目的，在市區(qū)間設(shè)置充電樁，開(kāi)發(fā)城市卡通用的共享充電樁， 是綠色出行的必然趨勢(shì)。未來(lái)，當(dāng)綠色環(huán)保自助充電樁取代現(xiàn)有加油站、加氣站時(shí)，不但節(jié)約了人力成本，也大大減輕了資源壓力。

目前內(nèi)在充電樁行業(yè)中，絕大部分的充電樁產(chǎn)品均依靠家電網(wǎng)供電網(wǎng)絡(luò)作為充電電能來(lái)源，均屬于單電能來(lái)源類型。目前還沒(méi)有專門(mén)為市電供電、光伏發(fā)電以及蓄電池供電三種供應(yīng)源同時(shí)為汽車(chē)充電產(chǎn)品，也缺少不同電源之間自動(dòng)切換的新型光伏充電樁。因此，本研究將在解決上述問(wèn)題基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)研究通用充電樁，并能夠緊隨光伏能源行業(yè)的發(fā)展步伐，使其得到更廣圍的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]分布式能源平臺(tái) . 充電樁及充電站系統(tǒng)研發(fā)建議書(shū) [M]，2016.3.

[2]袁 園，新能源電動(dòng)汽車(chē)通用充電樁的開(kāi)發(fā)與研究

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.06版

作者簡(jiǎn)介：劉細(xì)鳳，女，現(xiàn)任于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事電瓶車(chē)充電樁的研發(fā)和應(yīng)用