新能源汽車(chē)研發(fā)和應用的推進(jìn)，在一定程度上削減了化石能源的使用，有利于落實(shí)和推進(jìn)節能減排，有效控制了環(huán)境污染的慘烈，如今新能源汽車(chē)蓬勃發(fā)展，有效緩解了大氣污染問(wèn)題。但由于電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)還不成熟、充電樁接口問(wèn)題、市場(chǎng)質(zhì)量參差不齊等問(wèn)題，國家也對電動(dòng)自充電樁的設計實(shí)施規范。為了有效實(shí)現充電樁的效益，設計人員從充電樁的基本功能入手，創(chuàng )新充電樁充電管理系統設計，不斷提高其安全性和實(shí)用性。

1.電動(dòng)汽車(chē)充電樁主要分類(lèi)

首先交流充電,交流充電是為電機提供220V或380V交流充電服務(wù)。交流充電方式可在公共停車(chē)場(chǎng)為公交提供充電服務(wù)，也可以用于小型電動(dòng)汽車(chē)。其次，直流充電。與電力驅動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的地面維護不同，大型電動(dòng)汽車(chē)可以在不使用電池的情況下快速完成充電并開(kāi)車(chē)，相比之下，無(wú)需使用蓄電池存儲電量。第三，直接更換電池方式。將電池更換充電方式，提升充電安全性。通常用于有兩組蓄電池的電動(dòng)汽車(chē)，其中一組蓄電池供車(chē)輛驅動(dòng)，另一組電池則可取出進(jìn)行充電，以實(shí)現電池更迭，保證車(chē)輛順暢運轉和電池持續供能。非接觸式充電方式，利用感應器件實(shí)現汽車(chē)非接觸式充電，車(chē)輛和充電設備無(wú)需接觸即可完成充電。這種方式可滿(mǎn)足行駛中車(chē)輛的隨時(shí)充電需求，而不會(huì )受限于充電樁數量。但是，該方式對技術(shù)要求較高，充電速度和質(zhì)量均難以保證，限制了其推廣應用。

2.電動(dòng)汽車(chē)充電樁的充電特征分析

在電動(dòng)汽車(chē)充電樁充電特性分析過(guò)程中，需要結合快充和慢充兩種分析方法。第一種是快充車(chē)，充電速度調整為大于或等于3C，電池容量可在100kWh范圍內操縱，車(chē)身上有兩個(gè)直流充電孔，可同時(shí)用電槍充電?？紤]到汽車(chē)快速充氣電池容量相對較小，車(chē)輛運營(yíng)時(shí)單位一次性用電量較高，需要確保車(chē)輛很好地適應起動(dòng)和換班間隙，確保合理充電?？紤]到電池容量大，有必要在運行過(guò)程中分析往返行程中如果將耗電量控制在范圍內，并在每次發(fā)車(chē)間隔快速填充。為滿(mǎn)足慢充車(chē)的充電需求，確保每天至少充電2-3次。當然，在慢充車(chē)中，有一種特殊的“快速填充"技術(shù)模式，允許在發(fā)車(chē)換班間隔進(jìn)行快速充電。在這一過(guò)程中，充電樁的選擇是根據電動(dòng)汽車(chē)的實(shí)際特點(diǎn)進(jìn)行的，以避免深沖深放電對電池壽命產(chǎn)生不利影響。特別是當電動(dòng)汽車(chē)的剩余功率小于30%時(shí)，這時(shí)進(jìn)行充電，補充到80%以上。在電動(dòng)汽車(chē)方面，由于BMS系統為電池提供了有效的保護，因此有必要積極限制充電樁電池的輸入功率，合理確定其快速充電時(shí)間。

3.電動(dòng)汽車(chē)充電樁充電管理系統的設計原則

首先，在進(jìn)行電動(dòng)汽車(chē)充電管理系統設計時(shí)，只有加強系統的安全性設計，才能確保電動(dòng)汽車(chē)的充電管理系統在實(shí)際運行中安全可靠。其次，開(kāi)放性設計原則的運用非常關(guān)鍵。由于使用電動(dòng)汽車(chē)的用戶(hù)來(lái)自不同文化和知識背景，因此增強該管理系統的開(kāi)放性原則設計。在進(jìn)行開(kāi)放性原則系統設計時(shí)，首先應該注意系統的數據通信協(xié)議的設計。，發(fā)展性原則。關(guān)于電動(dòng)汽車(chē)充電樁運營(yíng)管理系統的設計與開(kāi)發(fā)，在技術(shù)架構方面，應加強發(fā)展性視角。需注重系統設計的優(yōu)化，采用多層邏輯處理層體系，劃分表現層、控制層、數據操作層及服務(wù)層。同時(shí)，應關(guān)注技術(shù)應用，提升設計水平。

4.電動(dòng)汽車(chē)充電樁充電管理系統的設計

4.1軟件設計

在儲能電動(dòng)汽車(chē)充電樁的綜合系統設計中，選擇DSP芯片作為控制核心，負責掌控整個(gè)系統。在實(shí)際設計充電系統時(shí)，首要任務(wù)是對充電流程進(jìn)行管理以確保系統的穩定運行，為電動(dòng)汽車(chē)提供便捷的充電服務(wù)。在存儲器檢驗維修過(guò)程中，可獲取相關(guān)檢驗信息。電動(dòng)汽車(chē)充電樁管理系統軟件設計還應著(zhù)重于合理設計程序框圖，以實(shí)際運轉數據為基礎，把握系統運行情況。

4.2后臺監控

設計充電樁時(shí)，要做好監測后臺，監管各充電樁的運行信息，如電壓、電流輸送和充電時(shí)間等，這可快速發(fā)現潛在運行風(fēng)險和故障、縮短維修周期。同時(shí)，形成數據庫，方便汽車(chē)使用者快速查找可充電樁，以提高電動(dòng)汽車(chē)的普及率。此外，對于充值卡可施行后臺監管，公示客戶(hù)繳費時(shí)間、繳費場(chǎng)所以及卡內余額，使客戶(hù)能快速了解充值卡情況。如此一來(lái)，客戶(hù)無(wú)需擔心因余額不足造成充電中斷，輕松享受更智能的服務(wù)。

4.3環(huán)境及電磁兼容設計

為了提高充電樁的使用壽命，需要將其融入環(huán)境保護理念，使其不受結構破壞，充電樁仍需承受惡劣環(huán)境和強電磁環(huán)境。充電樁的主要材料以鍍鋅鋼板為主，采用烤漆技術(shù)可提高樁表面的防腐能力。

4.4回轉電路設計

控制電路的主要作用是在充電前檢查接口，因此在連接到充電設備和電源時(shí)，保證信息的準確性和充電。電動(dòng)汽車(chē)連接充電樁時(shí)，連接充電電纜，為了達到這一目的和原理，充電前對充電樁進(jìn)行控制，并詳細記錄控制和監測數據。完成記錄，確定電壓值是否符合要求，并檢查接口之間的通信，確保整個(gè)過(guò)程的安全。

4.5設置配比與場(chǎng)址選擇

每棟建筑停車(chē)場(chǎng)配置的充電設備數量符合當地法規。在選擇具體位置時(shí)，應從消防、電力、通風(fēng)、洪水破壞等方面廣泛考慮充電樁。充電樁的位置還應滿(mǎn)足供電容量、供電半徑、線(xiàn)路路徑和其他能源接入要求?，F場(chǎng)的選擇遠離火災危險環(huán)境，特別是爆炸區域，遵守環(huán)境保護和消防安全要求，避免安裝在可能積水的地方、低洼地區以及不會(huì )受到嚴重振動(dòng)或高溫影響的地方。充電樁的位置還應滿(mǎn)足用戶(hù)和設備的通信需求，并應確保公共通信網(wǎng)絡(luò )能夠覆蓋。

5.加強電動(dòng)汽車(chē)充電樁規劃設計

5.1科學(xué)選擇充電樁站點(diǎn)

首先，充電樁的豎立配合城市道路、排水、消防等基礎設施。舉例來(lái)說(shuō)，在興建充電樁時(shí)，應充分考慮環(huán)境保護和防火安全，以及與樓宇的合理防火距離。同時(shí)，應保證充電樁部位不受爆炸、劇烈振動(dòng)和高溫的危害。其次，充電樁應放置在遠離廁所、洗手間和容易積水的地方。綜上所述，充電樁的放置科學(xué)合理，才能滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)的充電需求。因此，填料樁通常放置在住宅區、企業(yè)、公眾停車(chē)場(chǎng)等。

5.2 明確設計要點(diǎn)

大多數充電樁在使用時(shí)進(jìn)行高負荷并不斷工作。充電樁設計應注意穩定性和可靠性，以保證充填效率和質(zhì)量。在充電樁設備方面，可以采用適應性更強的模塊化結構來(lái)應對雷擊、防靜電干擾、電磁干擾和過(guò)電壓?？刹捎缅冧\鋼為材料，均勻地在表面涂上保護層，減少雨水的腐蝕作用。在設計充電樁時(shí)考慮到防靜電的需要，主要是采用雙向瞬態(tài)模式抑制二極管接地。此外，內部控制面板應提供觸摸屏、無(wú)線(xiàn)模塊、電能測量和整個(gè)控制模塊的連接?？刂颇K可以實(shí)時(shí)監控充電樁的操作，以確保其足夠可靠和安全使用。

5.3 建立統一規劃的充電體系

在制訂綜合資助計劃時(shí)，在電力系統的編碼標準、數據與付款之間的聯(lián)系、系統覆蓋率高、信息量高和系統運作效率高等范疇進(jìn)行高水平的綜合規劃。在電力汽車(chē)充電站的具體建設中，針對新時(shí)代發(fā)展的具體需要，結合業(yè)務(wù)發(fā)展模式，在具體建設中引入“PPP"管理模式。運營(yíng)、建設并逐步完善相關(guān)綜合關(guān)稅制度，促進(jìn)社會(huì )資本更多參與。在有關(guān)系統的發(fā)展過(guò)程中，政府應發(fā)揮適當的領(lǐng)導作用，讓所有充電樁制造業(yè)參與具體的發(fā)展過(guò)程。

6.安科瑞充電樁收費運營(yíng)云平臺

6.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營(yíng)云平臺系統通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統的電動(dòng)電動(dòng)自行車(chē)充電站以及各個(gè)充電整法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，資要管理、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。

6.2應用場(chǎng)所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區、實(shí)業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區等充電樁模式的充電基礎設施設計。

6.3系統結構

6.3.1系統分為四層：

1）即數據采集層、網(wǎng)絡(luò )傳輸層、數據中心層和客戶(hù)端層。

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

3）網(wǎng)絡(luò )傳輸層：通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò )將數據上傳至搭建好的數據庫服務(wù)器。

4）數據中心層：包含應用服務(wù)器和數據服務(wù)器，應用服務(wù)器部署數據采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站，數據服務(wù)器部署實(shí)時(shí)數據庫、歷史數據庫、基礎數據庫。

5）應客戶(hù)端層：系統管理員可在瀏覽器中訪(fǎng)問(wèn)電瓶車(chē)充電樁收費平臺。終端充電用戶(hù)通過(guò)刷卡掃碼的方式啟動(dòng)充電。

小區充電平臺功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實(shí)時(shí)監控、交易管理、故障管理、統計分析、基礎數據管理等功能，同時(shí)為運維人員提供運維APP，充電用戶(hù)提供充電小程序。

6.4安科瑞充電樁云平臺系統功能

6.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點(diǎn)分布情況，對設備狀態(tài)、設備使用率、充電次數、充電時(shí)長(cháng)、充電金額、充電度數、充電樁故障等進(jìn)行統計顯示，同時(shí)可查看每個(gè)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。統一管理小區充電樁，查看設備使用率，合理分配資源。

6.4.2.實(shí)時(shí)監控

實(shí)時(shí)監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(guò)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(hù)賬戶(hù)，對其進(jìn)行賬戶(hù)進(jìn)行充值、退款、凍結、注銷(xiāo)等操作，可查看小區用戶(hù)每日的充電交易詳細信息。

6.4.4故障管理

設備自動(dòng)上報故障信息，平臺管理人員可通過(guò)平臺查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理，同時(shí)運維人員可通過(guò)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(hù)也可通過(guò)充電小程序反饋現場(chǎng)問(wèn)題。

6.4.5統計分析

通過(guò)系統平臺，從充電站點(diǎn)、充電設施、、充電時(shí)間、充電方式等不同角度，查詢(xún)充電交易統計信息、能耗統計信息等。

6.4.6基礎數據管理

在系統平臺建立運營(yíng)商戶(hù)，運營(yíng)商可建立和管理其運營(yíng)所需站點(diǎn)和充電設施，維護充電設施信息、價(jià)格策略、折扣、優(yōu)惠活動(dòng)，同時(shí)可管理在線(xiàn)卡用戶(hù)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(diǎn)和充電樁進(jìn)行管理、能夠進(jìn)行故障閉環(huán)處理、查詢(xún)流量卡使用情況、查詢(xún)充電\充值情況，進(jìn)行遠程參數設置，同時(shí)可接收故障推送

6.4.8充電小程序

面向充電用戶(hù)使用，可查看附近空閑設備，主要包含掃碼充電、賬戶(hù)充值，充電卡綁定、交易查詢(xún)、故障申訴等功能。

6.5系統硬件配置

7結語(yǔ)

總之，隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)的普及，充電樁問(wèn)題日益突出。為了解決這個(gè)問(wèn)題，需要加大對智能充電樁的研發(fā)力度，使充電過(guò)程更加直觀(guān)且提高用戶(hù)體驗，從而為推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展作出貢獻。因此需要不斷推陳出新，以促進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的健康穩定發(fā)展。

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電動(dòng)汽車(chē)充電樁充電管理系統設計.張衛東

安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05版.