電動汽車具有無(低)污染物律放、噪音低、能效高、維修及運行成本低等優(yōu)點，推動電動汽車替代燃油汽車將是緩解大氣環(huán)境污染和能源緊缺的有效方式之一。我國政府積極推進(jìn)新能源汽車的應(yīng)用與發(fā)展，充/換電站作為發(fā)展電動汽車所的重要配套基礎(chǔ) 設(shè)施，具有非常重要的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。電動汽車充電樁其功能類似于加油站里面的加油機(jī)，可以固定在地面或墻壁，安裝于公共建筑(商場、寫字樓、公共停車場等)和居民小區(qū)停車場或充電站內(nèi)，可以根據(jù)不同的電壓等級為各種型號的電動汽車充電。電動 汽車充電樁作為電動汽車的能量補(bǔ)給裝置，其充電性 能關(guān)系到電池組的使用壽命、充電時間。實現(xiàn)對動力電池快速、安全、合理的電量補(bǔ)給是電動汽車充電器設(shè)計的基本原則。
2 充電樁的原理簡述
整體系統(tǒng)由四部分組成：電動汽車充電樁、集中器、電池管理系統(tǒng)系統(tǒng)(BMS)、充電管理服務(wù)平臺。電動汽車充電樁的控制電路主要由嵌入式ARM處理器完成，用戶可自助刷卡進(jìn)行用戶鑒權(quán)、余額查詢、計費查詢等功能，也可提供語音輸出接口，實現(xiàn)語音交互。用戶可根據(jù)液晶顯示屏指示選擇4種充電模式 ：包括按時計費充電、按電量充電、自動充滿、按里程充電等。
電動汽車充電機(jī)控制器與集中器利用CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，集中器與服務(wù)器平臺利用有線互聯(lián)網(wǎng)或無線GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，為了安全起見，電量計費和金額數(shù)據(jù)實現(xiàn)安全加密。
電池管理系統(tǒng)系統(tǒng)(BMS)的主要功能是監(jiān)控電池的工作狀態(tài)(電池的電壓、電流和溫度)、預(yù)測動力電池的電池容量(SOC)和相應(yīng)的剩余行駛里程，進(jìn)行電池管理以避免出現(xiàn)過放電、過充、過熱和單體電池之間電壓嚴(yán)重不平衡現(xiàn)象，利用電池存儲能力和循環(huán)壽命。
充電服務(wù)管理平臺主要有三個功能：充電管理、充電運營、綜合查詢。充電管理對系統(tǒng)涉及到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中式管理，如電動汽車信息、電池信息、用戶卡信息、充電樁信息：充電運營主要對用戶充電進(jìn)行計費管理；綜合查詢指對管理及運營的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析查詢。
3 充電樁的種類
充電樁的安裝也分有很多的方式，不同的安裝方式適應(yīng)不同 的充電要求。可按安裝方式、安裝地點、充電方式的不同劃分，這么多種充電方式可以在電動車充電時提供莫大的方便。安裝方式劃分，可分為落地式充電樁和掛壁式充電樁兩種不 同的充電樁。按安裝地點劃分，可分為公共充電樁、專用充電樁和自用充 電樁三種不同的充電樁。按充電方式劃分，可分為直流式充電樁和交流式充電樁兩種不同的充電樁。
直流式電動汽車充電樁是固定安裝在電動汽車外，與交流電網(wǎng)連接，輸入電壓采用三相四線 AC380V±15%，頻率50Hz，輸出為可調(diào)直流電，可直接為電動汽車的動力電池充電。據(jù)大家所知，直流充電樁是采用三相四線制供電的方式，有充足的功率，而且直流充電樁輸出的電壓和電流可調(diào)整范圍較寬，正因為這樣，所以直流充電樁是典型的“快充"。交流充電樁固定安裝在電動汽車外、與交流電網(wǎng)連接 ，但它只提供電力輸出，沒有充電功能，充電式連接車載充電機(jī)才能為電動汽車充電，是典型的“慢充"。在現(xiàn)在的市場上，直流電源的制作成本較昂貴，所以價格明顯高于交流充電樁。
4 解決充電樁智能小區(qū)用電的供電方案
4.1 在小區(qū)發(fā)展公網(wǎng)變壓器，解決小區(qū)充電樁用電問題
根據(jù)小區(qū)電動汽車的發(fā)展前景，做好預(yù)測 ，提前介入，當(dāng)然 這要在政府支持，小區(qū)物業(yè)配合的前提下，按照充電樁的實際負(fù) 荷合理配備公用變壓器 ，實施一樁一表。
4.2 采用APF有源電力濾波器
將有源電力濾波器用于充電站諧波治理的基本思想是從電動 汽車充電機(jī)產(chǎn)生的諧波電流中檢測出諧波電流分量，由補(bǔ)償裝置產(chǎn)生一個與該分量大小相等而極性相反的電流分量去抵消它，從而使得流入電網(wǎng)的電流中只含有基波分量。APF裝置具有動態(tài)響應(yīng)速度快，補(bǔ)償功能多樣化，可削弱閃變并補(bǔ)償無功的特點，且其補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響，由自身運算與控制電路來決定。
4.3 在小區(qū)原有供配電設(shè)備基礎(chǔ)上發(fā)展充電樁
原有小區(qū)在初建期間，配電設(shè)施一般考慮小區(qū)住戶，小區(qū)配套公用設(shè)施的用電，變壓器的負(fù)荷率一般都已達(dá)到80%左右，在 此基礎(chǔ)上增加充電樁用電，顯然不夠用，因為電動車充電樁每一個樁一般容量都在7千瓦以上，有的快速充電樁需用功率達(dá)到30千瓦。如果按此計算，一個小區(qū)100個車位就需要3000千瓦，且充電時間一般都會集中在夜間，一方面晚上停到車位上就是充電的好的時間，其次23點以后是谷段電價，價格便宜，充電的時間當(dāng)然是在這一時間段充電，因此，小區(qū)充電樁的負(fù)荷利用率會很高的，而這個負(fù)荷是原有小區(qū)供配電設(shè)備無法承受的。因此要解決小區(qū)停車位充電樁的用電問題，還是要考慮專變供電，才能解決。其第一種方式就是由小區(qū)物業(yè)出面，根據(jù)需用負(fù)荷申請增容。
5 充電樁技術(shù)的趨勢是智能化
要想解決充電樁安裝困難的原因就對充電樁的工作原理和核心技術(shù)進(jìn)行一定程度地了解。我國現(xiàn)在可見的充電樁一般按照充電方式的不同可以分為兩種：接觸式充電樁和非接觸式的充電樁。非接觸式充電樁的工作原理就是通過磁場感應(yīng)的方式進(jìn)行對電動汽車充電，和手機(jī)的無線充電工作原理是一樣的。但是目 前應(yīng)用廣的還是接觸式的充電樁，因為這種方式的充電樁的經(jīng)濟(jì)性和功率性是好于非接觸式的充電樁。充電樁要想得到廣泛應(yīng)用就實現(xiàn)智能化，通過對充電設(shè)備的電池進(jìn)行智能識別，然后控制相應(yīng)的充電電壓、電流，使充電效率得到很大的提高，也保證了設(shè)備的安全性。充電樁的智能化是靠相關(guān)的研發(fā)人員在研發(fā)時對其進(jìn)行程序的編寫，保證充電樁的智能化，使時間得到合理的控制，因為時間如果太長，一般人就會沒有耐心等待了，所以這也是充電樁技術(shù)研發(fā)時需要考慮的問題。
6安科瑞充電樁收費運營云平臺
6.1概述
AcrelCloud-9000安科瑞充電樁收費運營云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統(tǒng)的汽車充電站、電動自行車充電站以及各個充電樁進(jìn)行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實時監(jiān)控充電樁運行狀態(tài)，進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理，交易結(jié)算，資源管理、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)用場合
適用于住宅小區(qū)等物業(yè)環(huán)境、各類企事業(yè)單位、醫(yī)院、景區(qū)、學(xué)校、園區(qū)等公建、公共停車場、公路充電站、公交樞紐、購物中心、商業(yè)綜合體、商業(yè)廣場、地下停車場、高速服務(wù)區(qū)、公寓寫字樓等場合。
6.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
現(xiàn)場設(shè)備層：連接于網(wǎng)絡(luò)中的各類傳感器，包括多功能電力儀表、汽車充電樁、電瓶車充電樁、電能質(zhì)量分析儀表、電氣火災(zāi)探測器、限流式保護(hù)器、煙霧傳感器、測溫裝置、智能插座、攝像頭等。
網(wǎng)絡(luò)通訊層：包含現(xiàn)場智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等設(shè)備。智能網(wǎng)關(guān)主動采集現(xiàn)場設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲，并通過網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，智能網(wǎng)關(guān)可在網(wǎng)絡(luò)故障時將數(shù)據(jù)存儲在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務(wù)器端數(shù)據(jù)不丟失。
平臺管理層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，完成對現(xiàn)場所有智能設(shè)備的數(shù)據(jù)交換，可在PC端或移動端實現(xiàn)實時監(jiān)測充電站配電系統(tǒng)運行狀態(tài)、充電樁的工作狀態(tài)、充電過程及人員行為，并完成微信、支付寶在線支付等應(yīng)用。
6.4平臺功能描述
6.4.1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。
6.4.2首頁總覽
總覽當(dāng)日、當(dāng)月開戶數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時長，累計的開戶數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時長，以及相應(yīng)的環(huán)比增長和同比增長以及樁、站分布地圖導(dǎo)航、本月充電統(tǒng)計。
6.4.3交易結(jié)算
充電價格策略管理，預(yù)收費管理，賬單管理，營收和財務(wù)相關(guān)報表。
6.4.4故障管理
故障管理故障記錄查詢、故障處理、故障確認(rèn)、故障分析等管理項，為用戶管理故障和查詢提供方便。
6.4.5統(tǒng)計分析
統(tǒng)計分析支持運營趨勢分析、收益統(tǒng)計，方便用戶以曲線、能耗分析等分析工具，瀏覽樁的充電運營態(tài)勢。
6.4.6運營報告
按用戶規(guī)定周期分析汽車、電瓶車充電站、樁運行、交易、充值、充電及報警、故障情況，形成分析報告。
6.4.7APP、小程序移動端支持
通過模糊搜索和地圖搜索的功能，可查詢可用的電樁和電站等詳細(xì)信息。掃碼充電，在線支付:掃描充電樁二維碼，完成支付，微信支付完成后，即可進(jìn)行充電。
6.4.8資源管理
充電站檔案管理，充電樁檔案管理，用戶檔案管理，充電樁運行監(jiān)測，充電樁異常交易監(jiān)測。
6.5選型配置
類型 | 型號 | 圖片 | 功能 |
安科瑞汽車充電樁收費運營云平臺 | AcrelCloud-9000 |
| (一)資源管理 充電站檔案管理，充電樁檔案管理，用戶檔案管理，充電樁異常交易監(jiān)測 (二)交易結(jié)算 充電價格策略管理，預(yù)收費管理，賬單管理，營收和財務(wù)相關(guān)報表 (三)用戶管理 用戶注冊，用戶登錄，用戶帳戶管理 (四)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 (五)微信小程序 掃碼充電，賬單查詢、充電信息監(jiān)測等功能 (六)數(shù)據(jù)服務(wù) 數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)存儲和解析 (七)收益隔天結(jié)轉(zhuǎn)到帳 |
安科瑞電瓶車充電樁收費運營云平臺 | AcrelCloud-9500 |
| (一)資源管理 充電站檔案管理，充電樁檔案管理，用戶檔案管理，充電樁異常交易監(jiān)測 (二)交易結(jié)算 充電價格策略管理，預(yù)收費管理，賬單管理，營收和財務(wù)相關(guān)報 (三)用戶管理 用戶注冊，用戶登錄，用戶帳戶管理 (四)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 (五)微信小程序 掃碼充電，賬單查詢、充電信息監(jiān)測等功能 (六)數(shù)據(jù)服務(wù) 數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)存儲和解析 (七)收益隔天結(jié)轉(zhuǎn)到帳 |
IC卡汽車充電樁管理系統(tǒng)（本地單價版） | Acrel-AVMS |
/ | 輸入輸出：AC220V 1個充電接口，充電線長5米；輸出功率7KW;掃碼刷卡支付;標(biāo)配 無線通訊：4G、WIFI、藍(lán)牙三選一 （下單備注規(guī)格，無備注默認(rèn)4G通訊） |
10路電瓶車智能充電樁 | ACX10A系列 |
| 10路最大承載電流25A，單路最大輸出電流3A，單回路最大功率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、獨立計量、告警上報。 可選配 K(進(jìn)線漏保) C(每回路測溫) J(進(jìn)線計量，單相電能表) L(進(jìn)線漏電監(jiān)測，超限跳開所有回路) ACX10A-TYHN 戶內(nèi)使(IP21),支持投幣、刷卡，掃碼、免費充電 ACX10A-TYN 戶內(nèi)使用(IP21)，支持投幣、刷卡，免費充電 ACX10A-YHW 戶外使用(IP65)，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX10A-YHN 戶內(nèi)使用(IP21)，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX10A-YW戶外使用(IP65),支持刷卡、免費充電 ACX10A-MW 戶外使用(IP65)，僅免費充電，不能刷卡掃碼 |
20路電瓶車智能充電樁 | ACX20A系列 |
| 20路最大承載電流50A，單路最大輸出電流3A，單回路最大功率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?？蛇x配 K(進(jìn)線漏保) C(每回路測溫) J(進(jìn)線計量，單相電能表) L(進(jìn)線漏電監(jiān)測，超限跳開所有回路) ACX20A-YHN 戶內(nèi)使用(IP21),支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX20A-YN 戶內(nèi)使用(IP21)，支持刷卡，免費充電 |
2路智能插座 | ACX2A系列 |
| 2路最大承載電流20A，單路最大輸出電流10A，單回路最大功率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 戶內(nèi)使用(IP21)，支持刷卡、掃碼充電，單路最大電流10A ACX2A-HN 戶內(nèi)使用(IP21)，支持掃碼充電，單路最大電流10A ACX2A-YN 戶內(nèi)使用(IP21)，支持刷卡充電，單路最大電流10A |
落地式電瓶車智能充電樁 | ACX10B系列 |
| 10路最大承載電流25A，單路最大輸出電流3A，單回路最大功率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、獨立計量、告警上報可選配 K(進(jìn)線漏保) C(每回路測溫) J(進(jìn)線計量，單相電能表) L(進(jìn)線漏電監(jiān)測，超限跳開所有回路) 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 |
7KW交流充電樁 | AEV-AC007D |
| 額定功率7kW，單相三線制，防護(hù)等級IP65，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、遠(yuǎn)程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用。 通訊方式：4G/WIFI/藍(lán)牙 支持刷卡，掃碼、免費充電 可選配觸摸顯示屏（LCD) |
30KW直流樁 | AEV-DC030D |
| 額定功率30kW，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、免費充電 |
60KW直流樁 | AEV-DC060S |
| 額定功率60kW，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、免費充電 |
120KW直流樁 | AEV-DC120S |
| 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、免費充電 |
IC充值卡 | ACX10A-IC02 |
| 充電樁配套購電卡 |
充值機(jī) | ACX10A-CZJ01 |
| 電瓶車充電樁開卡讀卡器 |
7kw交流充電樁立柱 | AEV-AC007LZ |
| 用于AEV-AC007D立柱安裝 |
30kw直流充電樁立柱 | AEV-DC030LZ |
| 用于30kw充電樁AEV-DC030D專用立柱套件，可實現(xiàn)落地式安裝安裝 |
汽車充電樁IC卡 |
M1射屏卡 |
| 通過刷卡控制電動汽車充電樁的啟停并扣費 |
汽車充電樁讀卡器 |
讀卡器 |
| 汽車充電樁開卡讀卡器 |
電氣防火限流式保護(hù)器 | ASCP200-40B |
| 壁掛式安裝，可實現(xiàn)短路限流滅弧保護(hù)、過載限流保護(hù)、內(nèi)部超溫限流保護(hù)、過欠壓保護(hù)、漏電監(jiān)測、線纜溫度監(jiān)測等功能；1路RS485通訊，1路NB 無線通訊(選配)；額定電流為0~40A，額定電流菜單可設(shè)。 |
導(dǎo)軌式電能表 | ADL200 |
| 單相U、I 、P、Q、S、PF、F 等全電參量測量， 有功無功電能統(tǒng)計；LCD顯示；可選配 RS485 通訊功能，方便用戶電瓶車充電樁汽車充電樁進(jìn)行用電監(jiān)測計量。 |
導(dǎo)軌式直流電能表 | DJSF1352-RN |
| 直流電壓、電流、功率測量及正反向電能計量，復(fù)費率電能統(tǒng)計，SOE事件記錄；紅外通訊，電壓最大輸入1000V,電流外接分流器接入（75mV)或霍爾元件接入（0-5V)導(dǎo)軌式安裝，電能精度1級，8位LCD顯示，標(biāo)配2路開關(guān)量輸入，2路開關(guān)量輸出，1路 RS485 通訊，1路直流電能計量，AC/DC85-265V，供充電樁直流計量。 |
7結(jié)語
電動汽車充電站作為智能用電小區(qū)的重要組成部分，也是未來新型交通能源轉(zhuǎn)型路線的主要載體。在未來城市中電動汽車的廣泛普及與用電小區(qū)電動汽車充電樁的運營實際上體現(xiàn)了智能電網(wǎng)對“電網(wǎng)和用戶間的智能互動"、“鼓勵使用各種形式分布式能 源"、“發(fā)展清潔環(huán)保型電力能源"與“推進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)"的需求。
參考文獻(xiàn)
[1]楊延志.北京地區(qū)電動汽車充換電項目設(shè)計優(yōu)化問題研究[D].華北電力大學(xué):華北電力大學(xué),2014.
[2]和雅.電動汽車充電樁設(shè)計研究[D].南昌大學(xué)：國科學(xué)技術(shù)信息研究所，2012.
[3]趙明宇,吳峻,張衛(wèi)國等.基于時空約束的城市交流充電樁優(yōu)化布局[J].電力系統(tǒng)自動化,2016 (4): 66-70,104.
[4]國標(biāo)GB50966-2014 電動汽車充電站設(shè)計規(guī)范中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部,2015.
[5]劉娟娟,曹勝蘭.電動汽車充電樁運營模式研究[J].科技管理研究，2015 (19):202-206.
[6]盧芳.基于排隊論的電動汽車充電站選址定容研究[D].北京交通大學(xué)，2015.
[7]張曦予.電動汽車充電站功率需求建模[D].華北電力大學(xué),2014
[8]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06.
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