對于電動汽車直流與交流充電樁技術研究和應用

 

張繼冬

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要： 隨著全球對環境保護的日益重視和傳統燃油汽車帶來的能源危機，電動汽車作為一種綠色、環保的交通工具得到了快速發展。而充電樁作為電動汽車的重要配套設施，其技術研究和應用對于推動電動汽車的普及至關重要。本文對電動汽車直流與交流充電樁的技術進行了深入研究，包括工作原理、技術特點、應用場景等方面，并探討了當前充電樁技術面臨的問題及未來發展趨勢。

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行大功率的功率變換，其體積和重量相對較大，安裝和維護成本較高。

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進行轉換，充電速度相對較慢。一般情況下，交流充電樁需要幾個小時甚至十幾個小時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，安裝和維護成本較低。

四、應用方案

 

圖1 平臺結構圖

充電運營管理平臺是基于物聯網和大數據技術的充電設施管理系統，可以實現對充電樁的監控、調度和管理，提高充電樁的利用率和充電效率，提升用戶的充電體驗和服務質量。用戶可以通過APP或小程序提前預約充電，避免在充電站排隊等待的情況，同時也能為充電站提供更準確的充電需求數據，方便后續的調度和管理。通過平臺可對充電樁的功率、電壓、電流等參數進行實時監控，及時發現和處理充電樁故障和異常情況對充電樁的功率進行控制和管理，確保充電樁在合理的功率范圍內充電，避免對電網造成過大的負荷。

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控外，還對充電站的光伏發電系統、儲能系統以及供電系統進行集中監控和統一協調管理，提高充電站的運行可靠性，降低運營成本，平臺系統架構如圖2所示。

圖2 充電樁運營管理平臺系統架構

大屏顯示：展示充電站設備統計、使用率排行、運營統計圖表、節碳量統計等數據。

圖3 大屏展示界面

站點監控：顯示設備實時狀態、設備列表、設備日志、設備狀態統計等功能。

圖4 站點監控界面

設備監控：顯示設備實時信息、配套設備狀態、設備實時曲線、關聯訂單信息、充電功率曲線等。

圖5 設備監控界面

運營趨勢統計：顯示運營信息查詢、站點對比曲線、日月年報表、站點對比列表等功能。

圖6 運營趨勢界面

收益查詢：提供收益匯總、實際收益報表、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：提供實時/歷史訂單查詢、訂單終止、訂單詳情、訂單導出、運營商應收信息、充電明細、交易流水查詢、充值余額明細等功能。

圖9 訂單查詢界面

六、產品選型

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快速、經濟、智能運營管理的市場需求。實現對動力電池快速、高效、安全、合理的電量補給，同時為提高公共充電樁的效率和實用性，具有有智能監測：充電樁智能控制器對充電樁具備測量、控制與保護的功能；智能計量：輸出配置智能電能表，進行充電計量，具備完善的通信功能；云平臺：具備連接云平臺的功能，可以實現實時監控，財務報表分析等等；遠程升級：具備完善的通訊功能，可遠程對設備軟件進行升級；保護功能：具備防雷保護、過載保護、短路保護，漏電保護和接地保護等功能；適配車型：滿足國標充電接口，適配所有符合國標的電動汽車，適應不同車型的不同功率。下面是具體產品的型號和技術參數。

 

七、現場圖片

 

八、結論

直流充電樁的市場集中度較高，主要運營商達到85.2%，且公共直流的保有量持續增長，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、停車場等場所建設較為普遍。

隨著電動汽車市場的持續擴大，直流充電和交流充電都將迎來更為廣泛的應用。未來，隨著技術的進步和成本的下降，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，新的充電技術，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，現任職于安科瑞電氣股份有限公司。