新能源汽車智能充電樁的技術與應用

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：燃油汽車的發展帶來了能源的消耗以及環境的污染，這使得新能源汽車逐漸進入到人們的生活中。雖然新能源汽車具有動力成本低、環境污染小的優勢，但仍存在充電難、充電慢等關鍵問題。基于此，本文首先分析了新能源汽車智能充電樁建設現存問題，后圍繞提升新能源汽車智能充電樁服務質量，提出了幾點智能充電樁關鍵技術應用策略。

關鍵詞：新能源汽車；智能充電樁；充電技術

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。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新設計成為重要話題。

1新能源汽車智能充電樁建設現存問題

1.1電力容量不足

新能源汽車的發展時間較短，各個小區、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，比如出現網絡通信延時問題時，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信息充、電放電信息的采集出現失誤，影響了新能源汽車的電池壽命。

1.3充電管理系統問題

新能源汽車智能充電樁的充電管理系統，能夠自動識別新能源汽車電池容量實現充滿自停、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，容易出現線路故障、過度充電、違規操作等問題，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重視動態功率請求，提升充電功率

動態功率是指智能識別電網中的功率需求，提升智能充電樁的電力容量。尤其是在電網負荷較大的情況下，智能充電樁通過支持動態功率，請求協調汽車充電功率上限，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議，實現智能充電樁電網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分析充電功率，分析新能源汽車的充電狀態與充電需求，相應調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、通過分析外界環境溫度與新能源汽車電池的實際溫度。智能優化汽車充電過程。

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質量直接影響著充電效率。因此技術人員要完善系統架構設計、網絡通信協議與接口設計，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，包括優化充電控制算法、用戶使用界面等。在優化系統架構設計時，技術人員要從充電樁硬件與軟件角度出發，提升充電數據在硬件軟件流通的合理性。如硬件模塊與軟件模塊之間，應用合適的通信協議，提升數據流動的真實性，同時也能避免充電數據的丟失。

二，優化網絡通信協議與接口設計。一是依據智能充電樁管理系統需求與通信特點，提升數據通信的穩定性與安全性，比如應用MCTT等通信協議提升智能充電樁系統的實時性，應用SSL/TLS協議保障相關數據傳輸的安全性。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，優化智能充電樁服務質量

智能充電樁軟件系統能夠提供充電服務、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。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，展示充電參數充電界面、計費界面。由安全模塊設計數據加密系統與讀卡器系統，提升充電數據的安全性。通過完善智能充電樁的軟件系統，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通過物聯網技術對接入系統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據采集和監控，實時監控充電樁運行狀態，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、4G或WIFI等方式接入互聯網，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、一般工業建筑、居住小區、實業單位、商業綜合體、學校、園區等充電樁模式的充電基礎設施設計。

3.3系統結構

3.3.1系統分為四層：

1）即數據采集層、網絡傳輸層、數據層和客戶端層。

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

3）網絡傳輸層：通過4G網絡將數據上傳至搭建好的數據庫服務器。

4）數據層：包含應用服務器和數據服務器，應用服務器部署數據采集服務、WEB網站，數據服務器部署實時數據庫、歷史數據庫、基礎數據庫。

5）應客戶端層：系統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。

小區充電平臺功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實時監控、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、設備使用率、充電次數、充電時長、充電金額、充電度數、充電樁故障等進行統計顯示，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。統一管理小區充電樁，查看設備使用率，合理分配資源。

3.4.2實時監控

實時監視充電設施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態、回路狀態、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場問題。

3.4.5統計分析

通過系統平臺，從充電站點、充電設施、、充電時間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統計信息、能耗統計信息等。

3.4.6基礎數據管理

在系統平臺建立運營商戶，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系統硬件配置

4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，以及充電管理系統問題等。應用動態功率技術、溫控充電曲線設計以及完善充電樁系統架構設計，應用智能軟件系統，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

1. 何顯忠.新能源汽車智能充電控制系統優化分析[J].汽車測試報告,2023,(19):53-55.

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] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05版.