電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展歷程及電動(dòng)汽車(chē)充電樁管理系統的介紹

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安科瑞虞佳豪

早在19世紀末，人們就開(kāi)始了電動(dòng)汽車(chē)的研究和開(kāi)發(fā)。1899年，洛杉磯出現了第一輛商業(yè)化的電動(dòng)出租車(chē)。20世紀初，電動(dòng)汽車(chē)曾經(jīng)成為當時(shí)汽車(chē)市場(chǎng)的主流。然而，由于當時(shí)電池技術(shù)的限制，電動(dòng)汽車(chē)無(wú)法長(cháng)時(shí)間行駛，且充電時(shí)間過(guò)長(cháng)，因此被內燃機汽車(chē)所替代。

20世紀80年代末至90年代初，隨著(zhù)環(huán)保意識的不斷提高和石油價(jià)格的不斷攀升，電動(dòng)汽車(chē)再次引起了人們的關(guān)注。1996年，通用汽車(chē)公司推出了EV1電動(dòng)汽車(chē)，這是一輛純電動(dòng)汽車(chē)，可以行駛130英里左右的距離。然而，由于EV1成本高昂且銷(xiāo)量不佳，通用汽車(chē)于2003年停產(chǎn)。
21世紀初，隨著(zhù)科技的不斷發(fā)展和環(huán)保意識的不斷提高，電動(dòng)汽車(chē)再次開(kāi)始崛起。2008年，特斯拉公司推出了Roadster電動(dòng)跑車(chē)，其擁有超過(guò)200英里的續航里程，成為了市場(chǎng)上的一匹黑馬。此后，各大汽車(chē)廠(chǎng)商相繼推出了自己的電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)品，如日產(chǎn)的LEAF、寶馬的i3和特斯拉的Model S等。
為了促進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展，許多國家和地區也相繼出臺了相關(guān)政策。例如，歐盟于2014年推出了Clean Power for Transport Package，以促進(jìn)清潔能源在交通領(lǐng)域的應用。中國政府也于2012年發(fā)布了《關(guān)于加快新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干意見(jiàn)》，提出到2020年新能源汽車(chē)保有量要達到500萬(wàn)輛以上的目標。
隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)的不斷進(jìn)步和政策的不斷推動(dòng)，電動(dòng)汽車(chē)在未來(lái)將有更廣闊的發(fā)展前景。未來(lái)的電動(dòng)汽車(chē)將會(huì )更加智能化和自動(dòng)化，配備更先進(jìn)的電池和充電技術(shù)，從而具備更長(cháng)的續航里程和更短的充電時(shí)間。此外，未來(lái)的電動(dòng)汽車(chē)還將會(huì )更加多樣化，包括轎車(chē)、SUV、卡車(chē)等不同類(lèi)型的車(chē)輛。此外，電動(dòng)汽車(chē)的普及也將推動(dòng)新能源基礎設施的建設，如充電站和換電站等，從而提高電動(dòng)汽車(chē)的使用便利性。

根據目前情況來(lái)看，我國非常重視新能源電動(dòng)汽車(chē)在社會(huì )上的發(fā)展情況，因為該汽車(chē)的發(fā)展非常順應當今時(shí)代的發(fā)展和趨勢，不僅可以起到保護環(huán)境和減少廢氣排放的效果，而且還在一定程度上保障了我國能源的安全性。但是由于多種因素的影響，影響了電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展，所以在建設的過(guò)程中，要不斷加強相關(guān)設備的建設和完善，從而為我國新能源電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展奠定了良好的基礎。

1新能源電動(dòng)汽車(chē)充電設施的建設方案

   在新能源電動(dòng)汽車(chē)充電設施中要提供完善的配電系統監控、充電監控、充電機控制系統、安全防護監控等功能，并在此基礎上還要對充電設備、配電設備等進(jìn)行集中性的管理和控制。除此之外，還要采用合適的調控對策，對相關(guān)區域內的充電設施進(jìn)行合理化調控。因此，在研究新能源電動(dòng)汽車(chē)充電設施建設方案時(shí)，可以從以下方面進(jìn)行入手：

1.1充電站監控后臺

   充電站的監控后臺主要是由兩種物件組成，即：1 臺服務(wù)器、2 臺工作站，有研究學(xué)者經(jīng)過(guò)研究學(xué)者表明，充電站的監控后臺也可以適當的根據實(shí)際需求增加監控工作站和服務(wù)器的數量，系統內的計算機都是由太網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行相互聯(lián)系起來(lái)的[1]。充電站監控后臺需要完成的內容非常廣泛，不僅要采集、處理和存儲充電機和配電系統的數據，還要對充電機和配電系統的運行進(jìn)行嚴格的監控；除了配電站監控SCADA 功能意外，還具有一些比較的應用功能，例如：對智能負荷進(jìn)行調控等，可以在一定程度上使充電站可以在安全、可靠的環(huán)境下進(jìn)行運行。

1.2配電系統監控

   首先是保護部分。在保護部分中所具有的保護功能非常多，主要為：進(jìn)線(xiàn)變配微機保護，具備三段式過(guò)流保護、過(guò)負荷保護等；0.4kV的開(kāi)關(guān)一般是采用保護功能是開(kāi)關(guān)所自帶的一種的過(guò)流保護。

   其次是測控部分在該部分中主要具備的功能包括：電氣參數的遙測功能、開(kāi)關(guān)位置的遙信能、重要開(kāi)關(guān)的遙控功能。其中遙測功能中包括：配電系統所間隔的電流和電壓；其遙控功能中主要包括：10kV開(kāi)關(guān)、0.4kV進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)等[3]。在0.4kV的側配置分段備自投裝置中，如果其中有一路的電源失去電源，就要采用的備自投裝置，該裝置可以在及時(shí)將聯(lián)絡(luò )的開(kāi)關(guān)關(guān)上，在一定程度上提高了充電站在供電過(guò)程中的可靠性。  

   最后是具體配置。10kV進(jìn)線(xiàn)變配置微機保護測控一體化裝置，該裝置所具備的設備包括：進(jìn)線(xiàn)變的保護、測量的遙控功能和進(jìn)線(xiàn)變開(kāi)關(guān)的遙控功能，將該設備在開(kāi)關(guān)柜上直接進(jìn)行安裝，可以直接通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)接入通信管理裝置，將信息在上傳的同時(shí)給予一定的保護。在充電站內，配置一面監控屏，并在屏上將通信管理、公用測控和分段備自投裝置安裝在上面。其通信管理裝置主要開(kāi)展信息中轉、管理以及遠傳的任務(wù)；公用測控裝置主要是測控充電站的配電系統，采集 0.4kV母線(xiàn)電壓、出線(xiàn)開(kāi)關(guān)的位置信號等；分段備自投裝置主要是使開(kāi)關(guān)自投功能實(shí)現分段化。

1.3充電機控制系統

   直流充電機主要是利用整流設備的作用，為電動(dòng)車(chē)的蓄電池進(jìn)行充電，其中主要包括：功率單元、控制單元、電氣和通信接口，在一般情況下，主要是由整流柜、直流充電樁的呢多個(gè)器件組合而成[2]。其中直流充電機的功率與其他設備進(jìn)行比較，其功率比較大，輸出的電流和輸出的電壓的變化面積也比較大，可以在使各種電動(dòng)乘用車(chē)輛的蓄電池都可以達到充電的需求。

1.4安防（視頻）監控系統

   該系統主要是監控消防、門(mén)禁和周界安全的情況，在必要的情況下還會(huì )對充電站的視頻情況進(jìn)行監控，通過(guò)通信管理機，從而獲取配電系統監控的信息和充電機的告警信息，利用已經(jīng)全部完成的視頻將監控進(jìn)行有效的結合。在通常情況下是由多種設備組合而成，例如：紅外報警器、煙感報警器、攝像機、連接電纜、液晶顯示器等。

2新能源電動(dòng)汽車(chē)更換電池運營(yíng)模式

   根據目前情況來(lái)看，在對新能源電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行更換電池的運營(yíng)形式下，主要是將電動(dòng)汽車(chē)中電池和車(chē)身進(jìn)行分離了，并沒(méi)有將二者進(jìn)行有效的結合。在這種運營(yíng)模式下，對于購買(mǎi)新能源電動(dòng)汽車(chē)的用戶(hù)來(lái)講，為用戶(hù)提供了的便利，他們只需要讓電池租賃公司對電池進(jìn)行更換、充電、購買(mǎi)即可，這種模式主要就是在各個(gè)電池的更換站更換和管理電池。這種運營(yíng)模式，對用戶(hù)的電池進(jìn)行電更換、租賃和和回收等工作在本質(zhì)上都是屬于運營(yíng)模式中核心內容，其中，電池租賃需要由專(zhuān)業(yè)的能源供給企業(yè)購買(mǎi)電池，之后在給建站企業(yè)支付建站費用，這樣用戶(hù)就可以直接對電池進(jìn)行更換[5]。另外，在這個(gè)過(guò)程中，不管是租賃手續，還是租金都有由相關(guān)的部分經(jīng)過(guò)協(xié)商之后在作出準確、統一的決定。用戶(hù)在電池進(jìn)行使用的時(shí)候，會(huì )出現一些異常情況，其中容量不均衡則是非常普遍的一種現象。所以，在建設充電設施的過(guò)程中，不僅根據實(shí)際的標準建設完善的檢測設備，可以及時(shí)的對電池的容量進(jìn)行合理的檢測，而且還需要建設的充放電維護設備，該設備在運行過(guò)程中可以起到維護安全性的作用，提高了電池使用的安全性和電池容量的有效性。在中模式下對電池進(jìn)行回收可以起到回收再利用的環(huán)保效果，一方面，可以及時(shí)處理相關(guān)的廢棄電池，減少對環(huán)境的污染；另一方面，可以降低運營(yíng)成本，使企業(yè)可以獲取大的經(jīng)濟效益。

3安科瑞充電樁收費運營(yíng)云平臺

3.1概述

   AcrelCloud-9000安科瑞充電樁收費運營(yíng)云平臺系統通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統的汽車(chē)充電站、電動(dòng)自行車(chē)充電站以及各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地數據采集和監控，實(shí)時(shí)監控充電樁運行狀態(tài)，進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理，交易結算，資源管理、電能管理、明細查詢(xún)等，同時(shí)對充電機過(guò)溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過(guò)壓、欠壓、絕緣低各類(lèi)故障進(jìn)行預警；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶(hù)通過(guò)微信、支付寶、云閃付掃碼充電。

3.2應用場(chǎng)合

   適用于住宅小區等物業(yè)環(huán)境、各類(lèi)企事業(yè)單位、醫院、景區、學(xué)校、園區等公建、公共停車(chē)場(chǎng)、公路充電站、公交樞紐、購物中心、商業(yè)綜合體、商業(yè)廣場(chǎng)、地下停車(chē)場(chǎng)、高速服務(wù)區、公寓寫(xiě)字樓等場(chǎng)合。

3.3系統結構

   現場(chǎng)設備層：連接于網(wǎng)絡(luò )中的各類(lèi)傳感器，包括多功能電力儀表、汽車(chē)充電樁、電瓶車(chē)充電樁、電能質(zhì)量分析儀表、電氣火災探測器、限流式保護器、煙霧傳感器、測溫裝置、智能插座、攝像頭等。

   網(wǎng)絡(luò )通訊層：包含現場(chǎng)智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò )交換機等設備。智能網(wǎng)關(guān)主動(dòng)采集現場(chǎng)設備層設備的數據，并可進(jìn)行規約轉換，數據存儲，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò )把數據上傳至搭建好的數據庫服務(wù)器，智能網(wǎng)關(guān)可在網(wǎng)絡(luò )故障時(shí)將數據存儲在本地，待網(wǎng)絡(luò )恢復時(shí)從中斷的位置繼續上傳數據，保證服務(wù)器端數據不丟失。

   平臺管理層：包含應用服務(wù)器和數據服務(wù)器，完成對現場(chǎng)所有智能設備的數據交換，可在PC端或移動(dòng)端實(shí)現實(shí)時(shí)監測充電站配電系統運行狀態(tài)、充電樁的工作狀態(tài)、充電過(guò)程及人員行為，并完成微信、支付寶在線(xiàn)支付等應用。

3.4平臺功能描述

3.4.1充電服務(wù)

   充電設施搜索，充電設施查看，地圖尋址，在線(xiàn)自助支付充電，充電結算，導航等。

3.4.2首頁(yè)總覽

   總覽當日、當月開(kāi)戶(hù)數、充值金額、充電金額、充電度數、充電次數、充電時(shí)長(cháng)，累計的開(kāi)戶(hù)數、充值金額、充電金額、充電度數、充電次數、充電時(shí)長(cháng)，以及相應的環(huán)比增長(cháng)和同比增長(cháng)以及樁、站分布地圖導航、本月充電統計。

3.4.3交易結算

   充電價(jià)格策略管理，預收費管理，賬單管理，營(yíng)收和財務(wù)相關(guān)報表。

3.4.4故障管理

  故障管理故障記錄查詢(xún)、故障處理、故障確認、故障分析等管理項，為用戶(hù)管理故障和查詢(xún)提供方便。

3.4.5統計分析

   統計分析支持運營(yíng)趨勢分析、收益統計，方便用戶(hù)以曲線(xiàn)、能耗分析等分析工具，瀏覽樁的充電運營(yíng)態(tài)勢。

3.4.6運營(yíng)報告

   按用戶(hù)指定周期分析汽車(chē)、電瓶車(chē)充電站、樁運行、交易、充值、充電及報警、故障情況，形成分析報告。

3.4.7APP、小程序移動(dòng)端支持

   通過(guò)模糊搜索和地圖搜索的功能，可查詢(xún)可用的電樁和電站等詳細信息。掃碼充電，在線(xiàn)支付:掃描充電樁二維碼，完成支付，微信支付完成后，即可進(jìn)行充電。

3.4.8資源管理

   充電站檔案管理，充電樁檔案管理，用戶(hù)檔案管理，充電樁運行監測，充電樁異常交易監測。

3.5選型配置