對于電動汽車直流與交流充電樁技術(shù)研究和應(yīng)用

張繼冬

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要： 隨著全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)的日益重視和傳統(tǒng)燃油汽車帶來的能源危機(jī)，電動汽車作為一種綠色、環(huán)保的交通工具得到了快速發(fā)展。而充電樁作為電動汽車的重要配套設(shè)施，其技術(shù)研究和應(yīng)用對于推動電動汽車的普及至關(guān)重要。本文對電動汽車直流與交流充電樁的技術(shù)進(jìn)行了深入研究，包括工作原理、技術(shù)特點(diǎn)、應(yīng)用場景等方面，并探討了當(dāng)前充電樁技術(shù)面臨的問題及未來發(fā)展趨勢。

1. 充電速度快：直流充電樁輸出的是直流電，可以直接為電動汽車的動力電池充電，充電速度比交流充電樁快得多。一般情況下，直流充電樁可以在幾十分鐘內(nèi)將電動汽車的電池充滿。

2. 輸出功率大：直流充電樁的輸出功率一般在幾十千瓦到上百千瓦之間，可以滿足不同類型電動汽車的快速充電需求。

3. 體積較大：由于直流充電樁需要進(jìn)行大功率的功率變換，其體積和重量相對較大，安裝和維護(hù)成本較高。

1. 充電速度較慢：交流充電樁輸出的是交流電，需要通過車載充電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，充電速度相對較慢。一般情況下，交流充電樁需要幾個(gè)小時(shí)甚至十幾個(gè)小時(shí)才能將電動汽車的電池充滿。

2. 輸出功率較小：交流充電樁的輸出功率一般在幾千瓦到十幾千瓦之間，適用于家庭、單位等場所的慢充需求。

3. 體積較小：交流充電樁的體積和重量相對較小，安裝和維護(hù)成本較低。

四、應(yīng)用方案

圖1 平臺結(jié)構(gòu)圖

充電運(yùn)營管理平臺是基于物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的充電設(shè)施管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對充電樁的監(jiān)控、調(diào)度和管理，提高充電樁的利用率和充電效率，提升用戶的充電體驗(yàn)和服務(wù)質(zhì)量。用戶可以通過APP或小程序提前預(yù)約充電，避免在充電站排隊(duì)等待的情況，同時(shí)也能為充電站提供更準(zhǔn)確的充電需求數(shù)據(jù)，方便后續(xù)的調(diào)度和管理。通過平臺可對充電樁的功率、電壓、電流等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理充電樁故障和異常情況對充電樁的功率進(jìn)行控制和管理，確保充電樁在合理的功率范圍內(nèi)充電，避免對電網(wǎng)造成過大的負(fù)荷。

五、安科瑞充電樁云平臺具體的功能

平臺除了對充電樁的監(jiān)控外，還對充電站的光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)以及供電系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控和統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理，提高充電站的運(yùn)行可靠性，降低運(yùn)營成本，平臺系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 充電樁運(yùn)營管理平臺系統(tǒng)架構(gòu)

大屏顯示：展示充電站設(shè)備統(tǒng)計(jì)、使用率排行、運(yùn)營統(tǒng)計(jì)圖表、節(jié)碳量統(tǒng)計(jì)等數(shù)據(jù)。

圖3 大屏展示界面

站點(diǎn)監(jiān)控：顯示設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)、設(shè)備列表、設(shè)備日志、設(shè)備狀態(tài)統(tǒng)計(jì)等功能。

圖4 站點(diǎn)監(jiān)控界面

設(shè)備監(jiān)控：顯示設(shè)備實(shí)時(shí)信息、配套設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備實(shí)時(shí)曲線、關(guān)聯(lián)訂單信息、充電功率曲線等。

圖5 設(shè)備監(jiān)控界面

運(yùn)營趨勢統(tǒng)計(jì)：顯示運(yùn)營信息查詢、站點(diǎn)對比曲線、日月年報(bào)表、站點(diǎn)對比列表等功能。

圖6 運(yùn)營趨勢界面

收益查詢：提供收益匯總、實(shí)際收益報(bào)表、收益變化曲線、支付方式占比等功能。

圖7 收益查詢界面

故障分析：提供故障匯總、故障狀態(tài)餅圖、故障趨勢分析、故障類型餅圖等功能。

圖8 故障分析界面

訂單記錄：提供實(shí)時(shí)/歷史訂單查詢、訂單終止、訂單詳情、訂單導(dǎo)出、運(yùn)營商應(yīng)收信息、充電明細(xì)、交易流水查詢、充值余額明細(xì)等功能。

圖9 訂單查詢界面

六、產(chǎn)品選型

安科瑞為廣大用戶提供慢充和快充兩種充電方式，便攜式、壁掛式、落地式等多種類型的充電樁，包含智能7kw/21kw交流充電樁，30kw直流充電樁，60kw/80kw/120kw/180kw直流一體式充電樁來滿足新能源汽車行業(yè)快速、經(jīng)濟(jì)、智能運(yùn)營管理的市場需求。實(shí)現(xiàn)對動力電池快速、高效、安全、合理的電量補(bǔ)給，同時(shí)為提高公共充電樁的效率和實(shí)用性，具有有智能監(jiān)測：充電樁智能控制器對充電樁具備測量、控制與保護(hù)的功能；智能計(jì)量：輸出配置智能電能表，進(jìn)行充電計(jì)量，具備完善的通信功能；云平臺：具備連接云平臺的功能，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，財(cái)務(wù)報(bào)表分析等等；遠(yuǎn)程升級：具備完善的通訊功能，可遠(yuǎn)程對設(shè)備軟件進(jìn)行升級；保護(hù)功能：具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)，漏電保護(hù)和接地保護(hù)等功能；適配車型：滿足國標(biāo)充電接口，適配所有符合國標(biāo)的電動汽車，適應(yīng)不同車型的不同功率。下面是具體產(chǎn)品的型號和技術(shù)參數(shù)。

七、現(xiàn)場圖片

八、結(jié)論

直流充電樁的市場集中度較高，主要運(yùn)營商達(dá)到85.2%，且公共直流的保有量持續(xù)增長，但占比有所下降。交流充電樁由于成本較低，易于普及推廣，因此在小區(qū)、停車場等場所建設(shè)較為普遍。

隨著電動汽車市場的持續(xù)擴(kuò)大，直流充電和交流充電都將迎來更為廣泛的應(yīng)用。未來，隨著技術(shù)的進(jìn)步和成本的下降，二者在充電速度、智能化水平、成本效益等方面都將有所改善。同時(shí)，新的充電技術(shù)，如無線充電等也將逐步走向成熟，為電動汽車用戶帶來更多更便捷的選擇。

作者介紹：

張繼冬，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。