在全球節(jié)能減排與環(huán)保需求下，電動汽車因零排放、低噪音優(yōu)勢快速普及，但續(xù)航有限、充電效率低等問題制約其發(fā)展，智能充電樁的規(guī)范設(shè)計(jì)與合理應(yīng)用成為關(guān)鍵。
本文圍繞電動汽車智能充電樁展開探討，首先分析設(shè)計(jì)意義：傳統(tǒng)充電樁存在充電能力不足、效率低下等弊端，且鋰離子蓄電池對充放電要求嚴(yán)格，優(yōu)化充電方式、完善智能充電樁軟硬件配置，是保障充電安全、滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然需求。

智能充電樁設(shè)計(jì)需遵循國家電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，兼顧功能完善性與操作智能化：設(shè)計(jì)原則上，采用 RFID 身份識別模塊和 CAN 總線技術(shù)，提升識別效率、抗干擾性及數(shù)據(jù)通信穩(wěn)定性；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)涵蓋觸控操作、信息讀取、控制單元、計(jì)費(fèi)、遠(yuǎn)程交互等多個模塊，可實(shí)現(xiàn)身份驗(yàn)證、充電參數(shù)實(shí)時(shí)顯示、異常預(yù)警、遠(yuǎn)程通信及費(fèi)用結(jié)算等功能；應(yīng)用功能方面，支持 IC 卡刷卡充電、充電參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測、內(nèi)部模塊通信及電池狀態(tài)檢測與維護(hù)。

充電樁主要分為四類：交流電充電（適用于小型電動車，充電時(shí)間長、電量少）、直流電充電（充電速度快、蓄電能力強(qiáng)，適配高耗電量電動車）、直接更換電池（安全性高，但需大量換電站與人力資源，暫未滿足智能化需求）、非接觸式充電（無需接觸可動態(tài)充電，技術(shù)要求高、充電質(zhì)量待提升，未全面推廣）。

充電管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件與軟件兩部分：硬件上，優(yōu)化帶有光耦的輸出電路與通信電路設(shè)計(jì)，保障電壓穩(wěn)定及通信安全，同時(shí)規(guī)范交流充電樁控制導(dǎo)引電路的檢測、登記與監(jiān)測流程；軟件上，選用 TMS320F28335 DSP 控制芯片，實(shí)時(shí)監(jiān)測電池電壓、SOC、溫度等參數(shù)，通過 PI 調(diào)節(jié)與 PWM 驅(qū)動實(shí)現(xiàn)恒流 / 恒壓充放電，且將系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲于 FM31256 存儲器，保障運(yùn)行穩(wěn)定性。

安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺（AcrelCloud-9000）選型方案：該平臺通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)采集充電樁實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行監(jiān)控、充電服務(wù)、支付結(jié)算、故障預(yù)警等功能，支持以太網(wǎng)、4G 或 WIFI 接入，用戶可通過微信、***等掃碼充電，兼顧運(yùn)營管理與用戶使用便捷性。

5.2應(yīng)用場所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實(shí)業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)。

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

 

 

系統(tǒng)分為四層：

(1)即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行電能計(jì)量和保護(hù)。

(3)網(wǎng)絡(luò)傳輸層：通過4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

(4)數(shù)據(jù)層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器部署數(shù)據(jù)采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務(wù)器部署實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。

(5)應(yīng)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(fèi)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(shè)施智能化大屏、實(shí)時(shí)監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計(jì)分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能，同時(shí)為運(yùn)維人員提供運(yùn)維APP，充電用戶提供充電小程序。

5.4安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能

5.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點(diǎn)分布情況，對設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時(shí)長、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)顯示，同時(shí)可查看每個站點(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(tǒng)一管理小區(qū)充電樁，查看設(shè)備使用率，合理分配資源。

 

 

5.4.2實(shí)時(shí)監(jiān)控

實(shí)時(shí)監(jiān)視充電設(shè)施運(yùn)行狀況，主要包括充電樁運(yùn)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。

 

 

5.4.3交易管理

平臺管理人員可管理充電用戶賬戶，對其進(jìn)行賬戶進(jìn)行充值、退款、凍結(jié)、注銷等操作，可查看小區(qū)用戶每日的充電交易詳細(xì)信息。

 

 

5.4.4故障管理

設(shè)備自動上報(bào)故障信息，平臺管理人員可通過平臺查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理，同時(shí)運(yùn)維人員可通過運(yùn)維APP收取故障推送，運(yùn)維人員在運(yùn)維工作完成后將結(jié)果上報(bào)。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題。

 

 

5.4.5統(tǒng)計(jì)分析

通過系統(tǒng)平臺，從充電站點(diǎn)、充電設(shè)施、、充電時(shí)間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統(tǒng)計(jì)信息、能耗統(tǒng)計(jì)信息等。

 

 

5.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺建立運(yùn)營商戶，運(yùn)營商可建立和管理其運(yùn)營所需站點(diǎn)和充電設(shè)施，維護(hù)充電設(shè)施信息、價(jià)格策略、折扣、優(yōu)惠活動，同時(shí)可管理在線卡用戶充值、凍結(jié)和解綁。

 

 

面向運(yùn)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、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況，進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置，同時(shí)可接收故障推送

 

 

 

 

5.4.8充電小程序

面向充電用戶使用，可查看附近空閑設(shè)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。

 

 

 

 

5.5系統(tǒng)硬件配置

安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺

 

 

安科瑞響應(yīng)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(jì)、智能運(yùn)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(shí)隨地享受便捷安全的充電服務(wù)，微信掃一掃、微信公眾號、***掃一掃、***服務(wù)窗，充電方式多樣化，為車主用戶提供便捷、安全的充電服務(wù)。實(shí)現(xiàn)對動力電池快速、安全、合理的電量補(bǔ)給，能計(jì)時(shí)，計(jì)電度、計(jì)金額作為市民購電終端，同時(shí)為提高公共充電樁的效率和實(shí)用性。

互聯(lián)網(wǎng)版智能交流樁

 

 

額定功率7kW，單相三線制，防護(hù)等級IP65，具備防雷

保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測、智能計(jì)量、遠(yuǎn)程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用。

通訊方：4G/wifi/藍(lán)牙支持刷卡，掃碼、免費(fèi)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(hù)等級IP54，具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測、智能計(jì)量、恒流恒壓、電池保護(hù)、遠(yuǎn)

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(fèi)充電

互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁

AEV-DC060S

 

 

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(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識別、遠(yuǎn)程升級、功率識別、獨(dú)立計(jì)量、告警上報(bào)。

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(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識別、遠(yuǎn)程升級、功率識別，報(bào)警上報(bào)。

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(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識別、遠(yuǎn)程升級、功率識別，報(bào)警上報(bào)。

ACX20A-YHN：防護(hù)等級IP21，支持刷卡，掃碼，免費(fèi)充電

ACX20A-YN：防護(hù)等級IP21，支持刷卡，免費(fèi)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(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識別、遠(yuǎn)程升級、功率識別、獨(dú)立計(jì)量、告警上報(bào)。

ACX10B-YHW：戶外使用，落地式安裝，包含1臺主機(jī)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(jī)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(jì)算網(wǎng)關(guān)

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(kuò)展模塊，485擴(kuò)展模塊。

擴(kuò)展模塊ANet-485

M485模塊：4路光耦隔離RS485

擴(kuò)展模塊ANet-M4G

M4G模塊：支持4G全網(wǎng)通

導(dǎo)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(rèn)證

導(dǎo)軌式電能計(jì)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(jì)，總正反向無功電能統(tǒng)計(jì)；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(rèn)證

無線計(jì)量儀表

ADW300

 

 

三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，有功電能計(jì)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(xiàng)目）

證書：CPA/CE認(rèn)證

導(dǎo)軌式直流電表

DJSF1352-RN

 

 

直流電壓、電流、功率測量，正反向電能計(jì)量，復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)，SOE事件記錄:8位LCD顯示:紅外通訊:電壓輸入*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(jì)量AC/DC85-265V供電

證書：MID/CE認(rèn)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(jì)量:紅外通訊:電壓輸入*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(rèn)證

電氣防火限流式保護(hù)器

ASCP200-63D

 

 

導(dǎo)軌式安裝，可實(shí)現(xiàn)短路限流滅弧保護(hù)、過載限流保護(hù)、內(nèi)部超溫限流保護(hù)、過欠壓保護(hù)、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(shè)。

開口式電流互感器

AKH-0.66/K

 

 

AKH-0.66K系列開口式電流互感器安裝方便，無須拆一次母線，亦可帶電操作，不影響客戶正常用電，可與繼電器保護(hù)、測量以及計(jì)量裝置配套使用。

霍爾傳感器

 

 

霍爾電流傳感器主要適用于交流、直流、脈沖等復(fù)雜信號的隔離轉(zhuǎn)換，通過霍爾效應(yīng)原理使變換后的信號能夠直接被AD、DSP、PLC、二次儀表等各種采集裝置直接采集和接受，響應(yīng)時(shí)間快，電流測量范圍寬精度高，過載能力強(qiáng)，線性好，抗干擾能力強(qiáng)。

智能剩余電流繼電器

 

 

該系列繼電器可與低壓斷路器或低壓接觸器等組成組合式的剩余電流動作保護(hù)器，主要適用于交流50Hz，額定電壓為400V及以下的TT或TN系統(tǒng)配電線路，防止接地故障電流引起的設(shè)備和電氣火災(zāi)事故，也可用于對人身觸電危險(xiǎn)提供間接接觸保護(hù)。

6結(jié)語

為緩解環(huán)境污染問題，電動汽車適時(shí)而生，但是隨著電動汽車的全面普及，與之配套的充電樁的問題也逐漸浮出水面，為解決這一問題，需加大對智能充電樁的研究開發(fā)力度，結(jié)合現(xiàn)有實(shí)際情況，通過對充電樁外觀以及硬件電路的設(shè)計(jì)，將充電全過程直觀地呈現(xiàn)在用戶面前，進(jìn)一步提高用戶的體驗(yàn)感，為推動電動汽車發(fā)展作出貢獻(xiàn)。