安(ān)科(kē)瑞(ruì) 陳聰

摘要:發展(zhǎn)充電樁技術(shù)能夠支(zhī)撐(chēng)電動(dòng)汽車(chē)產業發展,助(zhù)力實現雙(shuāng)碳(tàn)目(mù)標.直流與(yǔ)交(jiāo)流(liú)充(chōng)電作為兩(liǎng)種主(zhǔ)要(yào)補能(néng)方式,對充電技(jì)術(shù)行業的(dí)發展(zhǎn)起(qǐ)著(zhuó)重要(yào)作(zuò)用,文(wén)章基於電動汽(qì)車(chē)充電(diàn)樁的(dí)特點,對(duì)直(zhí)流充(chōng)電樁與交流充(chōng)電樁(zhuāng)的(dí)電(diàn)氣原(yuán)理進(jìn)行分析,介紹(shào)了充(chōng)電樁(zhuāng)充(chōng)電過程及各結(jié)構功(gōng)能,並研究(jiū)了(liǎo)其未來發(fā)展(zhǎn)方(fāng)向。

關(guān)鍵詞:直流充(chōng)電;交流(liú)充(chōng)電(diàn);充電樁; 電動(dòng)汽車

一，引(yǐn)言

新能源汽車充電(diàn)樁是維(wéi)持(chí)新(xīn)能(néng)源(yuán)電動汽車(chē)能源補(bǔ)給，保(bǎo)障(zhàng)新能(néng)源(yuán)汽車便利(lì)暢行(háng)的重要後(hòu)勤(qín)部(bù)分(fēn)。為(wéi)早日(rì)實(shí)現(xiàn)碳(tàn)達峰(fēng)及碳(tàn)中(zhōng)和(hé)目(mù)標(biāo)，推動(dòng)我國新能源汽車(chē)產業健康，穩定，持(chí)續(xù)的發(fā)展，新能(néng)源電動汽(qì)車配(pèi)套的(dí)能源(yuán)補給設施(shī)——充電樁(zhuāng)，受到(dào)國內外(wài)商業資本關(guān)注。在(zài)商場，居民停(tíng)車場(cháng)，公共樓宇等(děng)地(dì)方(fāng)，設(shè)置(zhì)合理的(dí)充電(diàn)樁，將有利(lì)於(yú)新(xīn)能(néng)源(yuán)汽車(chē)的(dí)推廣與(yǔ)增(zēng)長，刺激(jī)下沉(chén)市(shì)場的新能(néng)源(yuán)汽車(chē)產業發(fā)展，同時(shí)有(yǒu)利(lì)於推動清潔能源的使用(yòng)和能(néng)源(yuán)節(jié)能。為進(jìn)一步促(cù)進(jìn)新能(néng)源產(chǎn)業健(jiàn)全發展，加快新(xīn)能(néng)源相關(guān)產(chǎn)業布局，全國各(gè)地(dì)新能(néng)源(yuán)汽(qì)車扶持政(zhèng)策陸續出(chū)台，伴隨著新能(néng)源汽(qì)車(chē)扶持(chí)政(zhèng)策的加(jiā)持，新(xīn)能源(yuán)充(chōng)電配(pèi)套發(fā)展需求提(tí)上(shàng)日程。

二，交流充(chōng)電(diàn)樁(zhuāng)與直流充電(diàn)樁的工(gōng)作原理及優點

電動(dòng)汽(qì)車的充電(diàn)過程(chéng)需要(yào)將外部(bù)電(diàn)源的交流(liú)電(diàn)(AC)轉(zhuǎn)化(huà)為(wéi)電池(chí)儲存的(dí)直流電(DC)。交流充(chōng)電樁將這(zhè)一轉換過程交給(gěi)了(liǎo)車(chē)載(zǎi)充(chōng)電(diàn)器(qì)，它將外界的(dí)交流電源(yuán)轉換為(wéi)直(zhí)流(liú)電進(jìn)行儲存。而(ér)直流(liú)充電則(zé)在(zài)充(chōng)電(diàn)樁(zhuāng)內(nèi)部完成了交流到直流(liú)的(dí)轉換(huàn)過程(chéng)，直接(jiē)向(xiàng)電動(dòng)汽車電池供(gōng)應直流(liú)電(diàn)。

2.1 交流(liú)充(chōng)電樁優點

交流充電(diàn)樁(zhuāng)(俗稱(chēng)“慢充”)則通過車載充電機(jī)為(wéi)電動(dòng)汽車(chē)的電(diàn)池充電(diàn)，充電(diàn)過程需(xū)要(yào)車載(zǎi)充電(diàn)機(jī)將(jiāng)交流電(diàn)轉(zhuǎn)換(huàn)為(wéi)直(zhí)流電。這種(zhǒng)方式(shì)的充電(diàn)速度相(xiāng)對(duì)較慢(màn)，但(dàn)對電(diàn)池(chí)的(dí)損耗較小。

（1）成本較低:由(yóu)於(yú)交(jiāo)流充電樁(zhuāng)的轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)單(dān)，且(qiě)主要的電力轉(zhuǎn)換(huàn)在(zài)車載(zǎi)充電器內部完成，所(suǒ)以(yǐ)相比直流(liú)充電樁，交流充電(diàn)樁(zhuāng)的(dí)造價更低(dī)。

（2）安裝維護(hù)簡便:交流(liú)充電樁(zhuāng)體積較小(xiǎo)，安(ān)裝靈活(huó)，對地(dì)麵承(chéng)載力的要求(qiú)相(xiāng)對較低，便於在(zài)個人住(zhù)宅，商(shāng)業建(jiàn)築等(děng)場(cháng)所安裝(zhuāng)使用。

（3）廣(guǎng)泛適(shì)用(yòng):幾乎(hū)所有電動汽車(chē)均(jūn)支(zhī)持交(jiāo)流(liú)充電，使得交流充(chōng)電(diàn)具(jù)有更廣(guǎng)泛的適用(yòng)性。

然(rán)而，交(jiāo)流(liú)充(chōng)電樁(zhuāng)充電效(xiào)率(shuài)相對較(jiào)低(dī)，一般需(xū)要數小時才能完成(chéng)充電(diàn)，更(gēng)適合家(jiā)用(yòng)或(huò)工作地點停留時間(jiān)較(jiào)長的(dí)情(qíng)景(jǐng)。

2.2 直(zhí)流充電樁優點

直流充電(俗稱“快(kuài)充”）直(zhí)接將(jiāng)交流(liú)電(diàn)轉換為(wéi)直流電，以(yǐ)高功率為電(diàn)動汽車(chē)的電池(chí)快速(sù)充電。這種方式(shì)可以(yǐ)繞(rào)過車載充(chōng)電機的(dí)限製，直(zhí)接對(duì)電池進行(háng)充(chōng)電(diàn)，因此充電速(sù)度(dù)較(jiào)快。

1. 充電速度(dù)快:顯著的優(yōu)勢是充電速度迅(xùn)速(sù)。對(duì)於急(jí)需(xū)快(kuài)速(sù)補(bǔ)充(chōng)電量的消費(fèi)者(zhě)，直(zhí)流充電樁可(kě)以在(zài)30分鐘之內(nèi)將電動(dòng)汽車的電(diàn)量(liáng)充至80%左(zuǒ)右，提(tí)高了(liǎo)充電效率。

2. 高效能轉(zhuǎn)換(huàn):由(yóu)於(yú)電(diàn)力(lì)轉換過程在充電樁內完成，減(jiǎn)少了(liǎo)能量的(dí)傳輸(shū)損失(shī)，提(tí)高(gāo)了充(chōng)電效率。

3. 智(zhì)能(néng)化程度(dù)高(gāo):直(zhí)流充電樁一般(bān)配有(yǒu)更的控製係統和(hé)用(yòng)戶(hù)界(jiè)麵，可(kě)以提(tí)供更(gēng)多充電管(guǎn)理和支付方麵的功能(néng)。直(zhí)流充電(diàn)樁的主(zhǔ)要缺(quē)點(diǎn)是(shì)成(chéng)本較高，安裝和(hé)維護要求相對(duì)更(gēng)為嚴(yán)格(gé)，因(yīn)此，它們(mén)更多地(dì)被安(ān)裝在(zài)公(gōng)共(gòng)充電(diàn)站(zhàn)和快速充電(diàn)網絡(luò)中(zhōng)。

三(sān)，直(zhí)流充電(diàn)樁與(yǔ)交(jiāo)流充電(diàn)樁核(hé)心區別對比(bǐ)

3.1充電(diàn)速度(dù)

直流(liú)充電樁:由於直流充電樁具(jù)有較(jiào)高的(dí)充(chōng)電(diàn)功(gōng)率，通常在(zài)60KW以(yǐ)上，其(qí)他(tā)也有(yǒu)30kW，120kW，160kW，360kW，480KW等規格，因此充電(diàn)速度(dù)較(jiào)快，在理想(xiǎng)情(qíng)況下，可以(yǐ)在20-150分鐘內(nèi)將(jiāng)電(diàn)池充(chōng)至(zhì)滿電狀(zhuàng)態。

交流(liú)充電樁(zhuāng):交流充(chōng)電(diàn)樁(zhuāng)的充電(diàn)功(gōng)率(shuài)一般較低，通常(cháng)為(wéi)7kW左右，其他也(yě)有3.5kW，11KW等規格(gé)因(yīn)此充電時間(jiān)較(jiào)長，通(tōng)常需要8-15小(xiǎo)時(shí)才能(néng)將電池充滿。

3.2充(chōng)電樁成本(běn)

直(zhí)流充(chōng)電樁(zhuāng):直流充電樁(zhuāng)的製造(zào)和(hé)安(ān)裝(zhuāng)成(chéng)本(běn)較高，需要大體積(jī)變(biàn)壓器和(hé)交直(zhí)流轉(zhuǎn)換模塊(kuài)，造價(jià)遠超(chāo)交(jiāo)流(liú)充(chōng)電(diàn)樁。

交流充電(diàn)樁:交(jiāo)流充(chōng)電(diàn)樁的(dí)製(zhì)造和安裝成(chéng)本較低(dī)，結(jié)構簡單(dān)，體(tǐ)積(jī)小(xiǎo)，便於(yú)安裝和普(pǔ)及。

3.3充電樁體(tǐ)積(jī)

直(zhí)流(liú)充(chōng)電(diàn)樁(zhuāng):由於(yú)內部(bù)組成模塊較多，直(zhí)流(liú)樁(zhuāng)的(dí)體積都比(bǐ)較(jiào)大(dà)，其充電(diàn)槍(qiāng)頭是九孔的(dí)。交流充電(diàn)樁(zhuāng):交流樁的模塊相對較(jiào)少，體(tǐ)積比(bǐ)較小(xiǎo)，其(qí)充電(diàn)槍(qiāng)頭是(shì)七(qī)孔的。

3.4適(shì)應場景

直流(liú)充(chōng)電樁:由於充(chōng)電速(sù)度(dù)快，直(zhí)流充電(diàn)適(shì)合安裝在高速公路旁(páng)的充電(diàn)站，出租車和公(gōng)交(jiāo)車站等(děng)對充電(diàn)時(shí)間(jiān)要求較高的(dí)場景(jǐng)。

交流(liú)充(chōng)電(diàn)樁(zhuāng):交(jiāo)流充電(diàn)樁(zhuāng)適合(hé)安裝(zhuāng)在(zài)小(xiǎo)區，停車場(cháng)等場所(suǒ)，滿足(zú)日常(cháng)充(chōng)電需求(qiú)，尤(yóu)其適(shì)合夜(yè)間充電，因為(wéi)用戶(hù)可(kě)以在夜(yè)間充電(diàn)，使用車(chē)輛(liàng)時(shí)電池(chí)已充(chōng)滿(mǎn)。

四(sì)，應用(yòng)方(fāng)案

圖(tú)1 平(píng)台結構(gòu)圖

充(chōng)電運(yùn)營(yíng)管(guǎn)理平台(tái)是(shì)基於(yú)物聯網和(hé)大數(shù)據(jù)技(jì)術的充電(diàn)設施(shī)管理(lǐ)係統，可(kě)以(yǐ)實現對充電樁(zhuāng)的(dí)監(jiān)控(kòng)，調(tiáo)度和(hé)管(guǎn)理，提高(gāo)充(chōng)電樁(zhuāng)的利(lì)用(yòng)率(shuài)和充(chōng)電(diàn)效率，提升用戶的(dí)充電體驗(yàn)和(hé)服(fú)務(wù)質量(liáng)。用(yòng)戶(hù)可以通過(guò)APP或小程序提(tí)前預約充(chōng)電，避免(miǎn)在充電(diàn)站排隊(duì)等(děng)待的情況(kuàng)，同時(shí)也(yě)能(néng)為(wéi)充電站(zhàn)提供更準確(què)的充電需(xū)求(qiú)數(shù)據，方(fāng)便後(hòu)續的調(tiáo)度和(hé)管理。通(tōng)過(guò)平台可(kě)對(duì)充電(diàn)樁的功率，電壓(yā)，電流(liú)等參數進(jìn)行實(shí)時監控，及(jí)時(shí)發(fā)現(xiàn)和(hé)處理(lǐ)充電(diàn)樁故障(zhàng)和異常(cháng)情況對充(chōng)電樁的功(gōng)率(shuài)進行控(kòng)製(zhì)和管理，確保充電樁(zhuāng)在(zài)合理(lǐ)的功(gōng)率(shuài)範(fàn)圍(wéi)內(nèi)充(chōng)電，避(bì)免對(duì)電網造(zào)成(chéng)過大的(dí)負荷。

五，安(ān)科(kē)瑞(ruì)充電樁(zhuāng)雲平台具體(tǐ)的(dí)功能(néng)

平(píng)台(tái)除(chú)了對充(chōng)電(diàn)樁(zhuāng)的監控(kòng)外(wài)，還對充(chōng)電(diàn)站的(dí)光伏發(fā)電係(xì)統，儲(chǔ)能係(xì)統以及供(gōng)電係統進行集(jí)中監控(kòng)和統一(yī)協調(tiáo)管(guǎn)理，提(tí)高充電(diàn)站(zhàn)的(dí)運(yùn)行可靠性，降低運營(yíng)成(chéng)本(běn)，平(píng)台係統架構如(rú)圖2所示(shì)。

圖2 充(chōng)電樁運營(yíng)管理平台係(xì)統架構(gòu)

大(dà)屏(píng)顯(xiǎn)示：展(zhǎn)示充(chōng)電站設(shè)備統(tǒng)計(jì)，使用率排行(háng)，運營(yíng)統計圖表，節碳量統計(jì)等數據。

圖3 大屏展示(shì)界麵

站點監控：顯(xiǎn)示設備(bèi)實時狀態，設備列(liè)表(biǎo)，設備(bèi)日誌(zhì)，設(shè)備狀態統計等(děng)功能。

圖4 站點(diǎn)監控(kòng)界麵(miàn)

設備(bèi)監控(kòng)：顯示(shì)設(shè)備實(shí)時(shí)信息(xī)，配套(tào)設備(bèi)狀(zhuàng)態，設(shè)備實(shí)時(shí)曲綫(xiàn)，關(guān)聯(lián)訂(dìng)單(dān)信息，充電(diàn)功率(shuài)曲(qū)綫等(děng)。

圖5 設備監(jiān)控界麵

運營(yíng)趨(qū)勢統計：顯示運營信息(xī)查(chá)詢(xún)，站(zhàn)點對比(bǐ)曲(qū)綫，日月(yuè)年報表，站點(diǎn)對比(bǐ)列表(biǎo)等功能。

圖6 運(yùn)營(yíng)趨勢界麵(miàn)

收(shōu)益(yì)查詢(xún)：提供收(shōu)益(yì)匯(huì)總(zǒng)，實際收益報表(biǎo)，收益(yì)變化曲綫，支(zhī)付方(fāng)式(shì)占比(bǐ)等(děng)功(gōng)能。

圖(tú)7 收(shōu)益查詢(xún)界麵

故障(zhàng)分(fēn)析：提供故(gù)障(zhàng)匯總(zǒng)，故(gù)障狀(zhuàng)態餅(bǐng)圖，故(gù)障(zhàng)趨(qū)勢分析，故障(zhàng)類型餅圖等功(gōng)能。

圖(tú)8 故障(zhàng)分(fēn)析(xī)界(jiè)麵

訂(dìng)單(dān)記錄(lù)：提(tí)供實時/歷史(shǐ)訂單查(chá)詢(xún)，訂(dìng)單(dān)終(zhōng)止(zhǐ)，訂單詳(xiáng)情，訂單(dān)導出(chū)，運(yùn)營商應收(shōu)信息(xī)，充電明(míng)細，交易流水(shuǐ)查詢，充值餘(yú)額明細等(děng)功(gōng)能。

圖9 訂(dìng)單查(chá)詢界麵

六(liù)，產品(pǐn)選型

安(ān)科(kē)瑞為(wéi)廣大用(yòng)戶提供(gōng)慢充和(hé)快充(chōng)兩(liǎng)種充電方式，便攜(xié)式(shì)，壁掛(guà)式(shì)，落地式等多(duō)種(zhǒng)類(lèi)型的充(chōng)電樁(zhuāng)，包(bāo)含智(zhì)能7kw/21kw交流充電(diàn)樁(zhuāng)，30kw直(zhí)流(liú)充電樁(zhuāng)，60kw/80kw/120kw/180kw直流一體(tǐ)式充(chōng)電樁來滿(mǎn)足(zú)新能(néng)源汽(qì)車(chē)行(háng)業(yè)快(kuài)速，經濟，智能運營管理的市(shì)場需求。實(shí)現(xiàn)對動(dòng)力(lì)電池(chí)快速，高(gāo)效，安全，合(hé)理(lǐ)的(dí)電(diàn)量補給，同時為提高公共充電樁的效率和實用(yòng)性，具有有智(zhì)能監測：充電(diàn)樁智能控(kòng)製器對充(chōng)電樁(zhuāng)具(jù)備(bèi)測量，控製(zhì)與保護的功能；智(zhì)能計(jì)量(liáng)：輸出(chū)配(pèi)置智能電能表，進(jìn)行(háng)充電計量(liáng)，具備(bèi)*的通(tōng)信功能(néng)；雲平(píng)台(tái)：具備(bèi)連接(jiē)雲(yún)平(píng)台(tái)的(dí)功能(néng)，可(kě)以實現實時監控(kòng)，財務報(bào)表分(fēn)析等(děng)等(děng)；遠(yuǎn)程升(shēng)級(jí)：具備*的通訊功能，可遠(yuǎn)程對設(shè)備軟(ruǎn)件進行(háng)升(shēng)級(jí)；保護(hù)功能：具備(bèi)防(fáng)雷保護，過載保(bǎo)護，短(duǎn)路(lù)保(bǎo)護，漏(lòu)電保(bǎo)護和接(jiē)地(dì)保護等(děng)功能；適配車型：滿足(zú)國標(biāo)充電接(jiē)口(kǒu)，適配所(suǒ)有符合國標的(dí)電動(dòng)汽(qì)車，適應不(bù)同車型的不同功率(shuài)。下(xià)麵是具(jù)體產(chǎn)品(pǐn)的型號和技術(shù)參數。

七(qī)，現(xiàn)場(cháng)圖片

八，結論

直流充電樁的市(shì)場(cháng)集中度較高，主要運營(yíng)商(shāng)的(dí)市(shì)**達到(dào)85.2%，且公共直(zhí)流(liú)的保有量(liáng)持續增長，但(dàn)占(zhān)比(bǐ)有(yǒu)所下降。交(jiāo)流充(chōng)電樁由(yóu)於(yú)成本(běn)較(jiào)低(dī)，易(yì)於普及(jí)推廣，因此在(zài)小區，停車場等場所建設(shè)較(jiào)為(wéi)普(pǔ)遍(biàn)。

隨著電動(dòng)汽車(chē)市場的持續(xù)擴(kuò)大(dà)，直(zhí)流(liú)充(chōng)電(diàn)和交(jiāo)流(liú)充電都(dū)將(jiāng)迎來更為(wéi)廣泛的(dí)應用。未(wèi)來(lái)，隨(suí)著技術的進步和(hé)成本(běn)的下降，二者(zhě)在充電速(sù)度，智能化水平，成(chéng)本(běn)效(xiào)益等方麵都(dū)將有(yǒu)所改善(shàn)。同(tóng)時(shí)，新的(dí)充電(diàn)技術，如(rú)無綫(xiàn)充(chōng)電等(děng)也將逐步(bù)走(zǒu)向(xiàng)成(chéng)熟(shú)，為(wéi)電(diàn)動汽(qì)車(chē)用(yòng)戶(hù)帶(dài)來(lái)更(gēng)多更便捷(jié)的(dí)選擇(zé)。