0引言
隨著各大車企對新能源汽車的投入，新能源汽車也成為人們出行的選擇。然而，新能源汽車充電難充電慢等問題，直接影響著新能源汽車的普及。傳統(tǒng)的新能源汽車智能充電樁存在利用率較低等問題，主要原因就在于智能充電樁電力容量不足、充電樁存在質量問題等，這就使得新能源智能充電樁的創(chuàng)新設計成為重要話題。
1新能源汽車智能充電樁建設現(xiàn)存問題
1.1電力容量不足
新能源汽車的發(fā)展時間較短，各個小區(qū)、商場、車庫等，并未完善充電樁及智能充電樁的建設，這也使得充電樁電力容量難以滿足新能源汽車的充電需求。因此，在新能源汽車智能充電樁的建設過程中要重視電力擴容，通過敷設供電線路、配備相應的供電設備，提升智能充電樁的電力容量，提高智能充電樁的利用率。
1.2充電樁質量與通信問題
智能充電樁的設備質量與通信技術直接影響著智能充電樁的使用質量，比如出現(xiàn)網(wǎng)絡通信延時問題時，往往會導致充電費用結算不及時，影響了智能充電樁的經(jīng)濟效益。又或者智能充電樁的硬件問題，使得充電時新能源汽車電池狀態(tài)信息充、電放電信息的采集出現(xiàn)失誤，影響了新能源汽車的電池壽命。
1.3充電管理系統(tǒng)問題
新能源汽車智能充電樁的充電管理系統(tǒng)，能夠自動識別新能源汽車電池容量實現(xiàn)充滿自停、斷電記憶、智能計費等功能。然而，部分智能充電樁并未完善相關硬件設計與軟件設計，容易出現(xiàn)線路故障、過度充電、違規(guī)操作等問題，直接影響了新能源汽車充電的可靠性[1]。2新能源汽車智能充電樁關鍵技術與應用策略
2.1重視動態(tài)功率請求，提升充電功率
動態(tài)功率是指智能識別電網(wǎng)中的功率需求，提升智能充電樁的電力容量。尤其是在電網(wǎng)負荷較大的情況下，智能充電樁通過支持動態(tài)功率，請求協(xié)調(diào)汽車充電功率上限，不僅能夠滿足新能源汽車的充電需求，也能提升充電效率。設計人員要應用標準化通信協(xié)議，實現(xiàn)智能充電樁電網(wǎng)新能源汽車之間的良好通信。由智能充電樁智能充電控制系統(tǒng)分析充電功率，分析新能源汽車的充電狀態(tài)與充電需求，相應調(diào)整智能充電樁的充電功率。
2.2應用溫控充電曲線，提升充電效率
新能源汽車充電過程中，容易受到外界環(huán)境溫度的影響，因此新能源汽車智能充電樁設計過程中也要應用溫控充電曲線、通過分析外界環(huán)境溫度與新能源汽車電池的實際溫度。智能優(yōu)化汽車充電過程。
智能充電樁要智能分析溫度對新能源汽車電池的影響，電池溫度過高或過低時都會影響充電速度、充電效率以及電池的使用壽命。因此智能充電樁要智能分析電池溫度，若電池溫度過高或過低時，要調(diào)整智能充電曲線，以此提升充電效果，保障新能源汽車的充電安全。比如在電池溫度過高時，往往會導致電池過熱容易出現(xiàn)火災的問題。此時智能充電樁要減少充電電流或降低充電電壓，新能源汽車溫度升高過程，提升電池的使用壽命[2]。
2.3完善系統(tǒng)架構設計，提升充電樁整體性能
新能源汽車智能充電樁的使用過程中，充電樁質量以及通信系統(tǒng)質量直接影響著充電效率。因此技術人員要完善系統(tǒng)架構設計、網(wǎng)絡通信協(xié)議與接口設計，提升智能充電樁的充電效率與使用質量。
一，完善智能充電樁系統(tǒng)架構設計，包括充電樁硬件設計與充電樁軟件設計。其中硬件設計包括充電連接器、充電控制器、電源模塊。軟件設計，包括優(yōu)化充電控制算法、用戶使用界面等。在優(yōu)化系統(tǒng)架構設計時，技術人員要從充電樁硬件與軟件角度出發(fā)，提升充電數(shù)據(jù)在硬件軟件流通的合理性。如硬件模塊與軟件模塊之間，應用合適的通信協(xié)議，提升數(shù)據(jù)流動的真實性，同時也能避免充電數(shù)據(jù)的丟失。
二，優(yōu)化網(wǎng)絡通信協(xié)議與接口設計。一是依據(jù)智能充電樁管理系統(tǒng)需求與通信特點，提升數(shù)據(jù)通信的穩(wěn)定性與安全性，比如應用MCTT等通信協(xié)議提升智能充電樁系統(tǒng)的實時性，應用SSL/TLS協(xié)議保障相關數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。二是設計合適的硬件接口。當前新能源汽車的充電接口并不一致，因此在智能充電樁中要設計友好的硬件接口與軟件接口，確保不同類型的新能源汽車都能使用智能充電樁完成充電過程。同時友好的軟件接口也能為智能充電樁功能的拓展提供支持，也能實現(xiàn)智能充電樁的功能更新，提高智能充電樁的使用質量。
2.4應用智能軟件系統(tǒng)，優(yōu)化智能充電樁服務質量
智能充電樁軟件系統(tǒng)能夠提供充電服務、支付服務等，為提升新能源汽車充電質量，技術人員要完善智能充電樁軟件系統(tǒng)。比如采用模塊化設計，將后臺通信模塊、計量計費模塊、人機交互模塊、遠程通信模塊等進行系統(tǒng)化組合。通信模塊收集與展示充電的信息，控制新能源汽車充電流程。由人機互動模塊，展示充電參數(shù)充電界面、計費界面。由安全模塊設計數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)與讀卡器系統(tǒng)，提升充電數(shù)據(jù)的安全性。通過完善智能充電樁的軟件系統(tǒng)，使用戶在充電過程中獲得良好的充電體驗，進而提升智能充電樁的服務質量。
3安科瑞充電樁收費運營云平臺
3.1概述
AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)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(shù)據(jù)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(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。
3.2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。
3.3系統(tǒng)結構
3.3.1系統(tǒng)分為四層：
1）即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡傳輸層、數(shù)據(jù)層和客戶端層。
2）數(shù)據(jù)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(shù)，并進行電能計量和保護。
3）網(wǎng)絡傳輸層：通過4G網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務器。
4）數(shù)據(jù)層：包含應用服務器和數(shù)據(jù)服務器，應用服務器部署數(shù)據(jù)采集服務、WEB網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務器部署實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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。
3.4安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能
3.4.1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(shù)、充電時長、充電金額、充電度數(shù)、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。
3.4.2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。
3.4.3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。
3.4.4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(xiàn)場問題。
3.4.5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。
3.4.6基礎數(shù)據(jù)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。
3.4.7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(shù)設置，同時可接收故障推送
3.4.8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。
3.5系統(tǒng)硬件配置
類型 | 型號 | 圖片 | 功能 |
安科瑞充電樁收費運營云平臺 | AcrelCloud-9000 |
| 安科瑞響應節(jié)能環(huán)保、綠色出行的號召，為廣大用戶提供慢充和快充兩種充電方式壁掛式、落地式等多種類型的充電樁，包含智能7kW交流充電樁，30kW壁掛式直流充電樁，智能60kW/120kW直流一體式充電樁等來滿足新能源汽車行業(yè)快速、經(jīng)濟、智能運營管理的市場需求，提供電動汽車充電軟件解決方案，可以隨時隨地享受便捷高效安全的充電服務，微信掃一掃、微信公眾號、支付寶掃一掃、支付寶服務窗，充電方式多樣化，為車主用戶提供便捷、高效、安全的充電服務。實現(xiàn)對動力電池快速、高效、安全、合理的電量補給，能計時，計電度、計金額作為市民購電終端，同時為提高公共充電樁的效率和實用性。 |
互聯(lián)網(wǎng)版智能交流樁 | AEV-AC007D |
| 額定功率7kW，單相三線制，防護等級IP65，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、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用。 通訊方：4G/wifi/藍牙支持刷卡，掃碼、免費充電可選配顯示屏 |
互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁 | AEV-DC030D |
| 額定功率30kW，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(wǎng) 支持刷卡，掃碼、免費充電 |
互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁 | AEV-DC060S |
| 額定功率60kW，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(wǎng) 支持刷卡，掃碼、免費充電 |
互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁 | AEV-DC120S |
| 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(wǎng) 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(wǎng)關 | ANet-2E4SM |
| 4路RS485串口，光耦隔離，2路以太網(wǎng)接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC12V～36V。支持4G擴展模塊，485擴展模塊。 |
擴展模塊ANet-485 | M485模塊：4路光耦隔離RS485 | ||
擴展模塊ANet-M4G | M4G模塊：支持4G全網(wǎng)通 | ||
導軌式單相電表 | ADL200 |
| 單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，輸入電流：10（80）A； 電能精度：1級 支持Modbus和645協(xié)議 證書：MID/CE認證 |
導軌式電能計量表 | ADL400 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，分相總有功電能，總正反向有功電能統(tǒng)計，總正反向無功電能統(tǒng)計；紅外通訊；電流規(guī)格：經(jīng)互感器接入3×1（6）A，直接接入3×10（80）A，有功電能精度0.5S級，無功電能精度2級 證書：MID/CE認證 |
無線計量儀表 | ADW300 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，有功電能計量（正、反向）、四象限無功電能、總諧波含量、分次諧波含量（2～31次）；A、B、C、N四路測溫；1路剩余電流測量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD顯示；有功電能精度：0.5S級（改造項目） 證書：CPA/CE認證 |
導軌式直流電表 | DJSF1352-RN |
| 直流電壓、電流、功率測量，正反向電能計量，復費率電能統(tǒng)計，SOE事件記錄:8位LCD顯示:紅外通訊:電壓輸入較大1000V，電流外接分流器接入(75mV)或霍爾元件接入(0-5V);電能精度1級，1路485通訊，1路直流電能計量AC/DC85-265V供電 證書：MID/CE認證 |
面板直流電表 | PZ72L-DE |
| 直流電壓、電流、功率測量，正反向電能計量:紅外通訊:電壓輸入較大1000V，電流外接分流器接入·(75mV)或霍爾元件接入(0-20mA0-5V);電能精度1級 證書：CE認證 |
電氣防火限流式保護器 | ASCP200-63D |
| 導軌式安裝，可實現(xiàn)短路限流滅弧保護、過載限流保護、內(nèi)部超溫限流保護、過欠壓保護、漏電監(jiān)測、線纜溫度監(jiān)測等功能;1路RS485通訊，1路NB或4G無線通訊(選配);額定電流為0~63A，額定電流菜單可設。 |
結語
總的來說。在新能源汽車不斷普及的背景下，新能源汽車智能充電樁建設要解決傳統(tǒng)充電方式存在的電力容量不足、充電樁質量問題，以及充電管理系統(tǒng)問題等。應用動態(tài)功率技術、溫控充電曲線設計以及完善充電樁系統(tǒng)架構設計，應用智能軟件系統(tǒng)，提升智能充電樁的整體性能與使用質量，為新能源汽車的推廣與應用提供支持。
參考文獻
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[2] 湯向華,朱富云,呂帥帥,倪紅軍,汪興興.新能源汽車智能充電樁的設計與研究[J].中國高新科技,2020,(10):26-28.
[3] 郭宗澤，唐潮.探討新能源汽車智能充電樁關鍵技術與應用
[4] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05版.
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