简析新能源汽车充电桩设计与应用

叶根胜

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：本文针对新能源汽车充电桩建设工作进行探究，采用案例分析法、文献查阅法，指出了新能源汽车充电桩建设存在的问题，阐述了充电桩建设与优化的对策。研究表明：目前新能源汽车充电桩建设中存在不少的问题，优化充电桩建设区域布局，制定优惠政策，普及私人充电桩，优化运营管理模式，才能有效解决这些问题，促进新能源汽车充电桩建设产业发展。

关键词：新能源汽车；充电桩；建设问题；优化对策

0引言

当今的中国汽车市场已被新能源汽车强势占领，回想2018年左右汽车充电公司（资阳明瑞新能源科技有限公司）进入四川资阳地区时，这项投资还属于一片蓝海，同时也开启了电力企业融入汽车能源市场的新局面。作为新能源汽车的动力保障，充电桩无疑是影响汽车行驶里程、产业发展的重要因素。随着近年来“新基建”的推进，我国开始大力发展充电基础设施，各地有关部门也在通过对消费者、运营商的引导，不断对充电桩的建设进行完善和发展。

1新能源汽车充电桩建设存在的问题

1.1 充电桩建设区域分布不均

调查显示，很多车主会通过高德地区等软件寻找充电桩。多数车主表示，在用相关软件找寻附近充电桩时，其分布不均匀情况相当严重，市区分布密集，郊区分布松散，需要花费很长的时间才能找到下个充电桩。从市场份额上看，在远离市区10公里范围内的充电桩，一般由类似星星充电提供服务，而国内的充电桩数量较少，出现了服务商户分布不均的情况，市场竞争力的缺失，严重限制了行业的发展，这对于新能源汽车充电桩的建设而言并不是一件好事。以特斯拉品牌为例，即便是大型新能源汽车企业，也很难做到为自己销售的汽车建设足够的充电桩，而且为了节约成本，通常不会将充电桩均匀分布在所有区域，且充电效率有限，难以满足车主的充电需求。

1.2 社会公共停车场充电费用高

随着国民教育水平的提升，人民群众的思想观念也在发生变化，从一味的追求经济演变为人与自然的相处。同时，大多数企业也愿意承担社会责任，通过新材料、新技术的是用来控制能耗，减少污染物的排放。在出行方面，伴随着交通设施的不断完善，共享单车的日益发展，越来越多的人选择低碳出行的方式。在这样的背景下，很多人开始用新能源汽车取代传统汽车，在减少污染排放、保护生态环境的情况下，也增加了对电能的需求，充电费用也得到了相应的提升。在新能源汽车的充电费用上，主要包括服务费、基础费两个部分，收费方式基于用电度数收取。这种收费模式下，由于充电桩的位置不同，服务费用跨度较大，占比25%-100%不等。另外，车主充电时还要承担停车费用，尤其是在公共充电桩充电时，综合起来用户需要承担的费用并不轻松。

1.3 部分充电设施维护不及时

很多充电桩在投入使用后，经过长期的风吹日晒，设备会出现不同程度的损坏，给充电用户带来安全隐患。同时，充电公司没有及时维护受损的充电桩，再加上充电桩管理不到位，出现充电故障、无法充电等诸多问题；由于充电桩建设速度快，相应的条件、技术发展跟不上速度，使得充电桩在出现问题时，无法及时进行优化，影响充电桩的正常使用；充电桩无人看管，部分燃油车停放在充电桩的位置，妨碍新能源汽车的充电，使车主产生焦虑感。此外，人为使用充电桩时，也会出现无法避免的问题，如有的车主不小心扯断充电枪，会在停车后出现无法充电的情况。

2新能源汽车充电桩建设及优化的对策

2.1 优化充电桩建设区域布局

新能源汽车充电桩建设区域布局的优化，要坚持“以人为本、适度超前”的原则，可从以下几点进行：（1）在现有停车场的基础上，适当扩大充电桩的建设面积。建设过程中，国家电网等充电桩的建设力度。结合充电桩的规划、发展要求，对现有设施进行改扩建。现阶段，各大运营商充电桩已基本覆盖各城市，但随着新能源汽车数量的增加，充电桩规模也要不断扩大，从而缩短服务半径，提高新能源汽车的充电效率。（3）城乡结合。分析充电桩的分布情况来看，我国公共充电桩的建设区域集中。其中，北京、广东、山东、湖北等地公共充电桩的建设率达73.9%，这些城市激励政策力度大，资金量充足，但三线、四线城市由于财力不足，激励政策不到位等，导致充电桩运营商的投资主动性不高，不利于新能源汽车的推广。鉴于此，要发挥以城市带动农村的作用，实现城乡协调发展，使新能源汽车能够真正“走出去”。

2.2 制定补贴政策，减免停车费用

对于公共停车场充电费用高的问题，要针对各区域的新能源汽及充电桩情况，提供针对性的补贴政策。在补贴政策制定过程中，要全面考虑每个地区的充电市场需求，及未来的发展态势。除了要给予资金补贴外，还要不断丰富服务类型、补贴方式。采用不同性质区分、郊区和国家发改委相关通知精神，相继发布川府发[2020116]号文件、川发价格[2021]401号文件等，确定对经营性新能源汽车快速充电设施用电实行价格优惠，执行大工业电价，实行峰谷平分时电价政策，2025年底前免收基本电费。

2.3 基于共享机制优化运营管理模式

对于部分充电设施维护不及时的问题，可从优化运营管理的角度着手，以共享机制为依据，将私人充电桩引入市场，实现双赢的目标。新时代背景下，私人充电桩数量增加，规模扩大，基于该特点，可在市场范围内引入私人充电桩，从而不断扩大运营商的服务范围。通过限时举措释放供电潜能，将闲置的私人充电桩引入其中，统一管理，科学调配。对于各运营平台而言，可通过峰谷电价机制，引导新能源汽车车主的充电需求，根据削峰填谷的方式，改善高峰阶段的充电情况；对于由政府管理的停车场，可采用免费限时开放政策，短期停车充电的新能源汽车可适当减少费用或免费；对于其他类型的公共停车场，积极鼓励停车场和运营商合作，并在服务商的管理中纳入停车费，以此来减少停车场的充电费用，降低新能源汽车车主的充电负担。

2.4 普及私人充电桩

相较于公共充电桩，私人充电桩的建立更加容易，尤其是对回乡过年的新能源汽车车主而言，乡村几乎没有充电桩，如果车辆没电就会陷入困局，影响车辆的正常使用。为此，国家要大力普及私人充电桩，尤其是一种依靠转换装换器使用家庭用电的设备。需要注意，在私人充电桩设计过程中，要确保其大小合适，过大搬运不方便，过小电量不足；且费用也不能过高，要让更多车主用得起。以四川省为例，国网四川电动汽车服务有限公司、资阳市雁江区长远汽车充电服务站等多家电动充电桩企业已在四川省资阳市遍地开花，而一般居民也随时可申请自己的专属充电桩。

3 安科瑞充电桩收费运营云平台

3.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充电柱收费运营云平台系统通过物联网技术对接入系统的电动电动自行车充电站以及各个充电整法行不间断地数据采集和监控，实时监控充电桩运行状态，进行充电服务、支付管理，交易结算，资要管理、电能管理，明细查询等。同时对充电机过温保护、漏电、充电机输入/输出过压，欠压，绝缘低各类故障进行预警；充电桩支持以太网、4G或WIFI等方式接入互联网，用户通过微信、支付宝，云闪付扫码充电。

3.2应用场所

适用于民用建筑、一般工业建筑、居住小区、实业单位、商业综合体、学校、园区等充电桩模式的充电基础设施设计。

3.3系统结构

3.3.1系统分为四层：

1）即数据采集层、网络传输层、数据中心层和客户端层。

2）数据采集层：包括电瓶车智能充电桩通讯协议为标准modbus-rtu。电瓶车智能充电桩用于采集充电回路的电力参数，并进行电能计量和保护。

3）网络传输层：通过4G网络将数据上传至搭建好的数据库服务器。

4）数据中心层：包含应用服务器和数据服务器，应用服务器部署数据采集服务、WEB网站，数据服务器部署实时数据库、历史数据库、基础数据库。

5）应客户端层：系统管理员可在浏览器中访问电瓶车充电桩收费平台。终端充电用户通过刷卡扫码的方式启动充电。

小区充电平台功能主要涵盖充电设施智能化大屏、实时监控、交易管理、故障管理、统计分析、基础数据管理等功能，同时为运维人员提供运维APP，充电用户提供充电小程序。

3.4安科瑞充电桩云平台系统功能

3.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站点分布情况，对设备状态、设备使用率、充电次数、充电时长、充电金额、充电度数、充电桩故障等进行统计显示，同时可查看每个站点的站点信息、充电桩列表、充电记录、收益、能耗、故障记录等。统一管理小区充电桩，查看设备使用率，合理分配资源。

3.4.2.实时监控

实时监视充电设施运行状况，主要包括充电桩运行状态、回路状态、充电过程中的充电电量、充电电压/电流，充电桩告警信息等。

3.4.3交易管理

平台管理人员可管理充电用户账户，对其进行账户进行充值、退款、冻结、注销等操作，可查看小区用户每日的充电交易详细信息。

3.4.4故障管理

设备自动上报故障信息，平台管理人员可通过平台查看故障信息并进行派发处理，同时运维人员可通过运维APP收取故障推送，运维人员在运维工作完成后将结果上报。充电用户也可通过充电小程序反馈现场问题。

3.4.5统计分析

通过系统平台，从充电站点、充电设施、、充电时间、充电方式等不同角度，查询充电交易统计信息、能耗统计信息等。

3.4.6基础数据管理

在系统平台建立运营商户，运营商可建立和管理其运营所需站点和充电设施，维护充电设施信息、价格策略、折扣、优惠活动，同时可管理在线卡用户充值、 冻结和解绑。

3.4.7运维APP

面向运维人员使用，可以对站点和充电桩进行管理、能够进行故障闭环处理、查询流量卡使用情况、查询充电\充值情况，进行远程参数设置，同时可接收故障推送

3.4.8充电小程序

面向充电用户使用，可查看附近空闲设备，主要包含扫码充电、账户充值，充电卡绑定、交易查询、故障申诉等功能。

3.5系统硬件配置

4结语

综上所述，新能源汽车充电桩在经过多年的发展后，整体情况良好，且充电桩的建设和以往相比，规模更大、安全性更高，这也为新能源汽车数量的增加、行业的发展提供了条件。但就目前而言，新能源汽车充电桩的建设还存在不足之处，需要相关领域和工作人员加大研究力度，积极采取有效的措施进行优化，从而提高充电桩的建设质量，提高安全稳定的充电效率，助力新能源汽车行业发展。

参考文献

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［4］王爽伊.新能源汽车充电桩建设及优化[J].2022年24期

［5］安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版.

作者简介

叶根胜，男，安科瑞电气股份有限公司，从事电气相关物联网系统研发工作；Email：[email protected]