安科瑞 陳聰

摘要：在全球倡導低碳減排的大背景下，新能源成為熱門(mén)行業(yè)在全球范圍內得以開(kāi)展?，F階段的新能源汽車(chē)以電力汽車(chē)為主，與燃油汽車(chē)不同的是，電力汽車(chē)不再需要或只需少量燃油就可以提供驅動(dòng)力。新能源汽車(chē)的動(dòng)力補充方式為充電，因此充電樁成為新能源汽車(chē)的配套設備。我國現階段已經(jīng)擁有大量的充電樁，但是伴隨新能源汽車(chē)保有量的增加，現有的充電樁不足以滿(mǎn)足新能源汽車(chē)用戶(hù)的需求，且部分充電樁的質(zhì)量存在問(wèn)題由此導致安全事故。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車(chē)；新能源；充電樁；安科瑞充電樁收費運營(yíng)云平臺系統

1、前言

在開(kāi)展新能源汽車(chē)充電樁建設與優(yōu)化工作之前，首先需要對現階段新能源汽車(chē)充電樁建設背景進(jìn)行分析，包括國際背景、國內背景、使用需求背景。在對新能源汽車(chē)充電樁現有問(wèn)題進(jìn)行分析，包括運維缺失、安全隱患、分布不均、費用偏高、充電速度。隨后在此基礎上制定相應的措施，從而更好的滿(mǎn)足用戶(hù)需求并提升充電樁的利用效率，包括從硬件與保護層面出發(fā)提升充電樁質(zhì)量、優(yōu)惠充電費用、統一充電樁充電速度、充電樁信息線(xiàn)上發(fā)布管理，推進(jìn)新能源汽車(chē)快速、持續、穩定發(fā)展。

1. 新能源汽車(chē)充電樁建設背景

2.1國際背景

經(jīng)濟全球化大背景下，全球的生產(chǎn)力水平呈現持續增長(cháng)趨勢，化石能源的消耗量顯著(zhù)增加，而日益緊缺的化石能源難以支撐快速增長(cháng)的社會(huì )生產(chǎn)力水平。確保生產(chǎn)能源穩定持續才是確保生產(chǎn)穩固提升的關(guān)鍵所在，由此探求新能源并確保其持續發(fā)展成為全球共同關(guān)注的問(wèn)題。

2.2國內背景

我國長(cháng)期以來(lái)高度重視環(huán)境建設與生產(chǎn)能源可持續發(fā)展建設，尤其在“十四五”規劃當中提出要做好新能源基礎設施建設工作，推動(dòng)我國進(jìn)一步充分發(fā)揮資源節約型、環(huán)境友好型社會(huì )的積極作用。隨著(zhù)機動(dòng)車(chē)保有量的持續增加，汽車(chē)排放成為威脅環(huán)境建設與能源持續發(fā)展的一大主要原因，因此在新時(shí)代背景下我國致力于推進(jìn)新能源汽車(chē)發(fā)展。截至目前為止國際上所推出的新能源汽車(chē)主要以電力為主，按照動(dòng)力類(lèi)型劃分可分為純電動(dòng)、油電混合，即現階段的新能源汽車(chē)需要將電力作為主要的驅動(dòng)能源，汽車(chē)充電樁產(chǎn)業(yè)由此應運而生。

2.3使用需求背景

在我國新能源汽車(chē)誕生初期，汽車(chē)充電樁建設幾乎處于空白狀態(tài)，但是隨著(zhù)新階段新能源汽車(chē)保有量的持續增長(cháng)，關(guān)于汽車(chē)充電樁的建設理念、技術(shù)、規模隨之不斷提升。我國“十三五”規劃期間以在全國范圍內建成500萬(wàn)座汽車(chē)充電樁，滿(mǎn)足了新能源汽車(chē)的能源供應需求，“十四五”規劃預計在全國范圍內再建設充電樁1000萬(wàn)座。但是現階段的汽車(chē)充電樁存在一些質(zhì)量問(wèn)題，如觸摸屏失靈、界面復雜、起火、爆炸等，對人身財產(chǎn)安全造成嚴重威脅。為了確保我國新能源汽車(chē)事業(yè)可以長(cháng)期穩定持續發(fā)展，充電樁建設工作不能單純追求數量更要注重提升質(zhì)量，因此在建設充電樁的過(guò)程中需要同時(shí)兼顧規劃與優(yōu)化工作。

1. 新能源汽車(chē)充電樁建設存在的問(wèn)題

為了積極響應節能減排與低碳環(huán)保的戰略要求，我國許多城市建設大量的充電樁，然而現實(shí)中許多城市的汽車(chē)充電樁存在閑置現象。充電樁利用率低下的現象暴露了許多充電樁建設過(guò)程中存在的問(wèn)題。

3.1運維缺失

充電樁投入使用后需要定期維護與保養，從而確保充電樁的正常使用。而現階段許多地區的充電樁之所以被閑置，是因為充電樁沒(méi)有進(jìn)行及時(shí)運維造成充電樁損壞。在一些國道、高速公路服務(wù)區都配備新能源汽車(chē)專(zhuān)用充電樁，但是其中大部分充電樁已經(jīng)無(wú)法使用，這種現象也是因為充電樁運維缺失造成的。充電樁運維缺失不僅給新能源汽車(chē)用戶(hù)帶來(lái)不便，還造成了嚴重的資源浪費。

3.2安全隱患

我國的公共充電樁多為室外充電樁，室外充電樁與加油站的加油機不同，并沒(méi)有配備相關(guān)的管理人員。并且室外充電樁通常情況下處于開(kāi)放的環(huán)境中，因此受到自然環(huán)境因素的影響較大，在室外環(huán)境的長(cháng)期影響下容易造成充電樁線(xiàn)路老化、漏電、機體材料氧化等。部分室內充電樁由于處于封閉空間，當出現故障的情況下很容易在短時(shí)間內造成人員傷亡。

3.3分布不均

通過(guò)分析已有調查結果表明，許多新能源汽車(chē)用戶(hù)都會(huì )選擇用地圖尋找充電樁，但是這種尋找充電樁的方式會(huì )浪費許多時(shí)間，而問(wèn)題就表現在充電樁分布不均，具體表現在或部分地區過(guò)于密集或過(guò)于稀疏，甚至部分區域存在大范圍內沒(méi)有充電樁，這種現象在郊區展現的尤為明顯。新能源汽車(chē)充電樁市場(chǎng)競爭尤為激烈，即便是這種情況下充電樁依然存在嚴重的分布不均的問(wèn)題依然得不到解決，導致充電效率無(wú)法得到提升，不僅為用戶(hù)帶來(lái)不便，還會(huì )導致較為嚴重的資源浪費現象。

3.4費用偏高

之所以許多用戶(hù)選擇使用新能源汽車(chē)，是因為新能源汽車(chē)相比燃油汽車(chē)價(jià)格更加低廉，可以節省車(chē)輛使用成本。然而現實(shí)情況是，新能源汽車(chē)充電的費用普遍偏高，且充電樁分布不均會(huì )進(jìn)一步增加車(chē)輛使用成本，結果導致新能源汽車(chē)的成本消耗大于燃油汽車(chē)。部分城市中心地區的充電樁的充電價(jià)格會(huì )普遍偏高，且車(chē)輛在進(jìn)行充電時(shí)還會(huì )收取相應的停車(chē)費，綜合計算車(chē)輛的充電成本超出預算范圍。

3.5充電速度

我國的新能源汽車(chē)發(fā)展尚處于初級階段，新能源汽車(chē)充電樁企業(yè)數量有限，由此導致新能源汽車(chē)充電市場(chǎng)處于壟斷狀態(tài)。充電樁企業(yè)數量不多，且競爭激烈程度日益增加，而汽車(chē)充電樁的行業(yè)性質(zhì)決定了低盈利水平，這就使得各充電樁企業(yè)搶占的現象更加顯著(zhù)。

事實(shí)上新能源汽車(chē)充電難的問(wèn)題都是技術(shù)競爭的結果，不同企業(yè)所研制的充電樁使用的技術(shù)水平不同，因而給用戶(hù)帶來(lái)的實(shí)際體驗不同。根據許多新能源汽車(chē)用戶(hù)反映，不同企業(yè)的充電樁顯著(zhù)的技術(shù)差異就在于充電速度不同。充電速度不僅關(guān)系到用戶(hù)的時(shí)間使用成本，關(guān)系到對車(chē)輛的養護效果，過(guò)快或過(guò)慢的充電速度都會(huì )對車(chē)輛電池造成直接影響。

1. 新能源汽車(chē)充電樁優(yōu)化措施

4.1提升充電樁質(zhì)量

4.1.1充電樁控制系統的硬件設計與器件選型

新能源汽車(chē)充電樁優(yōu)化的關(guān)鍵在于提升充電樁的質(zhì)量，因此需要對新能源汽車(chē)充電樁控制系統硬件與器件進(jìn)行合理的設計與選型。

①計費控制單元：

在新能源汽車(chē)充電樁控制系統當中，計費控制單元是重要組成部，在控制新能源汽車(chē)充電樁正常運行的基礎上，還需要確保充電樁信息采集的準確性。

高性能、高質(zhì)量的計費控制硬件是制造高質(zhì)量充電樁的關(guān)鍵，經(jīng)不斷實(shí)踐研究表明，在充電樁計費控制硬件中使用高性能DSP芯片TMS320F28335可以達到對數據分析處理的效果。在選定芯片的基礎上，在芯片外部配備MAX3232和MAX3485實(shí)現信息顯示與通信，另外配備W5500和HR911105A接口設計充電樁以太網(wǎng)模塊。

②充電設備控制器：

充電設備控制器的作用多樣，包括與計費控制單元的通訊、數字出入量的檢測。優(yōu)化后的充電設備控制器配備3個(gè)CAN總線(xiàn)通信接口，3個(gè)接口的功能各不相同，分別負責與充電模塊的通信、與正在充電車(chē)輛的BMS1和BMS2通信。在與充電車(chē)輛BMS1和BMS2通信的過(guò)程中實(shí)現了信息交互，由此充電樁獲知充電車(chē)輛需要的充電參數，再由CAN向充電模塊傳遞，調整完成后由充電模塊直接輸出。

4.1.2強化充電樁機體保護

為了防止外界因素對公共充電樁造成的損壞，需要采取一定的措施強化對充電樁機體的保護。充電樁可以效仿加油站的方式，在充電柱上方搭設涼棚，從而防止充電樁受到外力而出現損壞，避免安全事故的發(fā)生。

4.2擴大充電樁建設規模

擴大充電樁需要避免盲目性，擴建之前需要對新能源汽車(chē)用戶(hù)的需求進(jìn)行分析，在此基礎上確保充電樁的合理分布。并且要大力宣傳、鼓勵充電樁建設，通過(guò)提供技術(shù)幫助、簡(jiǎn)化審批手續等方式讓更多的組織申請充電樁建設。

4.3優(yōu)惠充電費用

現階段充電樁的主要付款方式為掃碼支付，但是許多系能源汽車(chē)用戶(hù)不僅需要支付充電費，還需要支付停車(chē)費，這使得許多用戶(hù)對充電樁使用價(jià)格不滿(mǎn)。國家針對充電樁使用費用出臺了針對性政策，將全國范圍內的新能源汽車(chē)充電費用控制在合理的區間，且取消所有的不合理收費，如停車(chē)費、附加服務(wù)費等。

4.4統一充電樁充電速度

標準的直流充電樁充電速度為1min/4km，大部分新能源汽車(chē)的續航里程為300km，因此一臺標準的直流充電柱充滿(mǎn)一臺300km新能源汽車(chē)需要持續1h，如果使用慢速充電樁，充滿(mǎn)一臺300km新能源汽車(chē)需要花費7-8h，很多情況下用戶(hù)沒(méi)有自主選擇充電樁速度的條件，因此統一充電樁的充電速度對于提升用戶(hù)體驗具有重要意義。對于現有的充電樁進(jìn)行改造，就是將所有的慢速充電樁統一改為快速充電。從技術(shù)層面出發(fā)需要為慢速充電樁更換充電配件，這種改造方式具有較高的施工成本。因此從全局的角度出發(fā)決定將所有的充電樁一律改為標準充電樁，平穩的標準充電更有助于新能源汽車(chē)的保養。

5、安科瑞充電樁收費運營(yíng)云平臺系統

5.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電樁收費運營(yíng)云平臺系統通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統的汽車(chē)充電站、電動(dòng)自行車(chē)充電站以及各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地數據采集和監控，實(shí)時(shí)監控充電樁運行狀態(tài)，進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理，交易結算，資源管理、電能管理、明細查詢(xún)等，同時(shí)對充電機過(guò)溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過(guò)壓、欠壓、絕緣低各類(lèi)故障進(jìn)行預警；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶(hù)通過(guò)微信、支付寶、云閃付掃碼充電。

5.2應用場(chǎng)合

適用于住宅小區等物業(yè)環(huán)境、各類(lèi)企事業(yè)單位、醫院、景區、學(xué)校、園區等公建、公共停車(chē)場(chǎng)、公路充電站、公交樞紐、購物中心、商業(yè)綜合體、商業(yè)廣場(chǎng)、地下停車(chē)場(chǎng)、高速服務(wù)區、公寓寫(xiě)字樓等場(chǎng)合。

5.3系統結構

現場(chǎng)設備層：連接于網(wǎng)絡(luò )中的各類(lèi)傳感器，包括多功能電力儀表、汽車(chē)充電樁、電瓶車(chē)充電樁、電能質(zhì)量分析儀表、電氣火災探測器、限流式保護器、煙霧傳感器、測溫裝置、智能插座、攝像頭等。

網(wǎng)絡(luò )通訊層：包含現場(chǎng)智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò )交換機等設備。智能網(wǎng)關(guān)主動(dòng)采集現場(chǎng)設備層設備的數據，并可進(jìn)行規約轉換，數據存儲，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò )把數據上傳至搭建好的數據庫服務(wù)器，智能網(wǎng)關(guān)可在網(wǎng)絡(luò )故障時(shí)將數據存儲在本地，待網(wǎng)絡(luò )恢復時(shí)從中斷的位置繼續上傳數據，保證服務(wù)器端數據不丟失。

平臺管理層：包含應用服務(wù)器和數據服務(wù)器，完成對現場(chǎng)所有智能設備的數據交換，可在PC端或移動(dòng)端實(shí)現實(shí)時(shí)監測充電站配電系統運行狀態(tài)、充電樁的工作狀態(tài)、充電過(guò)程及人員行為，并完成微信、支付寶在線(xiàn)支付等應用。

5.4平臺功能描述

5.4.1充電服務(wù)

充電設施搜索，充電設施查看，地圖尋址，在線(xiàn)自助支付充電，充電結算，導航等。

5.4.2首頁(yè)總覽

總覽當日、當月開(kāi)戶(hù)數、充值金額、充電金額、充電度數、充電次數、充電時(shí)長(cháng)，累計的開(kāi)戶(hù)數、充值金額、充電金額、充電度數、充電次數、充電時(shí)長(cháng)，以及相應的環(huán)比增長(cháng)和同比增長(cháng)以及樁、站分布地圖導航、本月充電統計。

5.4.3交易結算

充電價(jià)格策略管理，預收費管理，賬單管理，營(yíng)收和財務(wù)相關(guān)報表。

5.4.4故障管理

故障管理故障記錄查詢(xún)、故障處理、故障確認、故障分析等管理項，為用戶(hù)管理故障和查詢(xún)提供方便。

5.4.5統計分析

統計分析支持運營(yíng)趨勢分析、收益統計，方便用戶(hù)以曲線(xiàn)、能耗分析等分析工具，瀏覽樁的充電運營(yíng)態(tài)勢。

5.4.6運營(yíng)報告

按用戶(hù)周期分析汽車(chē)、電瓶車(chē)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。

5.4.7APP、小程序移動(dòng)端支持

通過(guò)模糊搜索和地圖搜索的功能，可查詢(xún)可用的電樁和電站等詳細信息。掃碼充電，在線(xiàn)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。

5.4.8資源管理

充電站檔案管理，充電樁檔案管理，用戶(hù)檔案管理，充電樁運行監測，充電樁異常交易監測。

5.5系統硬件配置

6、結語(yǔ)

新能源汽車(chē)相比燃油汽車(chē)具有更高的環(huán)保意義，許多用戶(hù)考慮到充電比燃油價(jià)格更低，因此選擇使用新能源汽車(chē)。而實(shí)際上由于充電樁存在的諸多問(wèn)題，導致新能源汽車(chē)后續使用過(guò)程中存在諸多麻煩，其中不同企業(yè)充電樁的收費、充電速度沒(méi)有為用戶(hù)帶來(lái)理想的體驗感。由此可見(jiàn)要推行新能源汽車(chē)大范圍普及，就需要確保充電樁的質(zhì)量與有效性。充電樁的優(yōu)化需要充分結合用戶(hù)的實(shí)際使用需求以及電網(wǎng)的狀況，從而確保充電樁分布、收費的合理性，減少用戶(hù)尋找充電樁時(shí)存在的麻煩，更是對我國新能源事業(yè)建設具有積極意義。

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