安科瑞 劉秋霞

摘要：隨著近年來電動汽車的不斷普及和使用，相關(guān)充電設(shè)備的設(shè)計投入和使用管理也成為了人們較為關(guān)注的重點。由于充電樁的設(shè)計和使用較為新穎，所以在對其使用和設(shè)計中存在一定問題和挑戰(zhàn)。對電動汽車充電中所涉及的問題進(jìn)行解決可以有效提高車主的體驗效果，滿足相關(guān)用戶的使用需求。對電動汽車智能充電樁的設(shè)計和應(yīng)用進(jìn)行相關(guān)研究，以便提高智能充電樁的使用效率，貼合相關(guān)用戶應(yīng)用需求，為電動汽車的充電環(huán)境提供便捷性和安全性，保障電動汽車得到普及和推廣。

關(guān)鍵詞：電動汽車；智能充電樁；設(shè)計；應(yīng)用；創(chuàng)新

0引言

近年來，電動汽車的銷量逐漸攀升，充電行業(yè)也迎來了快速的發(fā)展。然而，隨著電動汽車數(shù)量的增加，充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及業(yè)務(wù)管理面臨著諸多挑戰(zhàn)與問題。充電效率低下、復(fù)雜的業(yè)務(wù)管理流程等限制了充電體驗的便捷性和用戶滿意度。為了解決這些問題，我們需要思考如何增加充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，提高充電效率，簡化充電業(yè)務(wù)管理流程，并改善用戶體驗和服務(wù)質(zhì)量。本文將探討這些方面的策略與措施，以期為推動電動汽車充電行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)智慧與創(chuàng)新。

1電動汽車智能充電樁的概念

為電動汽車安置智能充電樁可以為相關(guān)用戶提供便捷性和高效性。智能充電樁的使用是利用技術(shù)，對其工作過程進(jìn)行監(jiān)控和管理，還可以對工作期間的故障問題進(jìn)行診斷和解決。智能充電樁具有較為技術(shù)原理，可以根據(jù)用戶的充電需求進(jìn)行智能化調(diào)改，加強充電資源的使用，有效提高電動汽車的充電效率。同時，智能充電樁的使用具備多種付款方式，不僅可以直接交錢，也可以利用相關(guān)程序和公眾號等讓用戶進(jìn)行充電付款。智能充電樁的使用和推行，有利于電動汽車的推廣，可以有效減少二氧化碳排放，保護(hù)生態(tài)環(huán)境

2智能充電樁的設(shè)計與應(yīng)用

2.1充電樁的外觀設(shè)計

對智能充電樁進(jìn)行外觀設(shè)計，不僅要注重智能充電樁的功能要求，還要兼顧智能充電樁的美觀和環(huán)保。智能充電站的外形設(shè)計應(yīng)重點關(guān)注結(jié)構(gòu)、外形、標(biāo)識和使用材料等。由于充電樁安裝環(huán)境多為戶外，要充分考慮充電樁在不同的環(huán)境、不同的工作頻率下的使用都具有穩(wěn)定性和耐久性。對智能充電站進(jìn)行外形設(shè)計要貼合現(xiàn)代、流線形的設(shè)計理念，要符合放下市場的發(fā)展和需要。通過對外觀要素的合理布局，增強整體的美觀度。對智能充電站的外形進(jìn)行設(shè)計時，為方便相關(guān)用戶的識別和使用，要在充電樁外形貼相關(guān)標(biāo)識，起到標(biāo)識作用。充電站的設(shè)計要充分考慮并滿足使用者的使用需要，例如，充電樁高度，插座的易操作性等。為滿足環(huán)保需求，對智能充電站進(jìn)行外形設(shè)計時，要選擇具有環(huán)保型的材料進(jìn)行使用，提高環(huán)境保護(hù)。

2.2充電樁的電力管理系統(tǒng)設(shè)計

充電樁的電力管理系統(tǒng)是保障充電過程安全、高效進(jìn)行的重要組成部分。其設(shè)計旨在合理分配電能、監(jiān)控充電過程、確保設(shè)備和用戶的安全。以下是充電樁電力管理系統(tǒng)設(shè)計中的關(guān)鍵考慮因素：（1）功率管理：電力管理系統(tǒng)需要根據(jù)電網(wǎng)供電能力和電動汽車需求，動態(tài)調(diào)整充電功率。通過智能算法和能量管理策略，實現(xiàn)功率的平衡分配，避免過載和過流。（2）電壓管理：電力管理系統(tǒng)需要監(jiān)測電壓波動，確保充電過程中的電壓穩(wěn)定，以保護(hù)設(shè)備和電池的安全。并通過電壓調(diào)節(jié)功能，適配不同類型和要求的電動汽車。（3）充電過程監(jiān)控：電力管理系統(tǒng)實時監(jiān)測充電過程的參數(shù)和狀態(tài)，包括電流、電壓、溫度等信息。通過建立數(shù)據(jù)采集與分析平臺，提供詳細(xì)的充電報告以供用戶和管理者參考。（4）安全保護(hù)：電力管理系統(tǒng)需要具備多重安全保護(hù)機制，如過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)等。通過實時監(jiān)測和斷電裝置，確保充電過程的安全性和穩(wěn)定性。

2.3充電樁的用戶界面設(shè)計

對智能充電樁的用戶界面進(jìn)行合理化、便捷性、直觀性設(shè)計，可以有效提高用戶的使用幸福感。對充電樁的用戶界面進(jìn)行設(shè)計時要充分考慮顯示屏、操作方式、提示系統(tǒng)和充電指示燈等。為滿足用戶的使用需求和易操作性，要對充電樁選擇清晰明了的顯示屏進(jìn)行使用，將相關(guān)應(yīng)用信息直接反饋在顯示屏上，例如，電量、剩余時間等，方便用戶進(jìn)行時間把控和安排。對充電樁進(jìn)行界面設(shè)計時要充分考慮用戶的使用需求，對充電樁操作方式進(jìn)行有效設(shè)計，或按鈕操作或觸屏操作，以便用戶可以直觀進(jìn)行操作和使用。要對智能充電樁搭配一套語音提示系統(tǒng)，通過聲音對用戶的操作流程進(jìn)行提示和指導(dǎo)，同時，有利于用戶直觀對充電相關(guān)信息進(jìn)行直觀獲取。對智能充電樁進(jìn)行設(shè)計時，要考慮充電插座指示燈的使用和設(shè)計，以便用戶進(jìn)行直觀的辨別和使用，例如，紅色代表插座故障，綠色代表插座正常可用。

2.4充電樁的安全性設(shè)計

為滿足智能充電樁使用的安全性以及用戶使用的安全指數(shù)，對智能充電樁進(jìn)行設(shè)計要充分考慮其安全性，對其進(jìn)行設(shè)計時要對其過流、過壓、短路、漏電、防雷電等進(jìn)行安全防護(hù)，并配置相關(guān)安全標(biāo)示和警告標(biāo)識。過流保護(hù)設(shè)施的使用可以在充電樁使用過程中出現(xiàn)的電流異常情況進(jìn)行監(jiān)控和保護(hù)。當(dāng)充電樁出現(xiàn)高壓過高現(xiàn)象時，可以利用過壓保護(hù)進(jìn)行工作，防止車輛和人員遭受電壓傷害。短路保護(hù)的應(yīng)用可以有效防止充電樁短路現(xiàn)象的發(fā)生，出現(xiàn)短路也可進(jìn)行及時斷絕，防止電池等部件收到損壞。漏電保護(hù)可以對智能充電樁使用過程中的漏電情況進(jìn)行實時監(jiān)測，當(dāng)漏電數(shù)據(jù)超過安全范圍，會自動切斷電源，為使用者的人身安全進(jìn)行保護(hù)。將防雷電設(shè)備安置在充電樁中，在惡劣天氣下可以有效防止雷電對系統(tǒng)造成干擾，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。同時，為保障用戶的操作安全，要在智能充電樁及其周圍張貼相關(guān)安全和警告標(biāo)識。

3智能充電樁的設(shè)計與應(yīng)用中存在的問題與挑戰(zhàn)

3.1充電基礎(chǔ)設(shè)施的不足

目前，我國智能充電站建設(shè)面臨著充電設(shè)施短缺的難題。主要體現(xiàn)在：（1）充電樁覆蓋率不高：部分區(qū)域尚未普及，尤其是農(nóng)村、邊遠(yuǎn)地區(qū)，充電設(shè)施建設(shè)嚴(yán)重落后。這在一定程度上制約了電動車的推廣與普及。（2）充電站建設(shè)的困難：充電站的建立涉及到當(dāng)?shù)卣⒛茉垂?yīng)商和充電設(shè)備制造商等多方利益的協(xié)調(diào)。因此，如何合理的選址、合理的土地利用、合理的建設(shè)時間等問題，給充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)帶來很大的困難。（3）充電設(shè)施規(guī)范與規(guī)范不統(tǒng)一：不同地區(qū)、不同廠家的充電設(shè)施規(guī)范及規(guī)范各不相同，導(dǎo)致用戶對充電設(shè)施的選購與使用產(chǎn)生了較大的困難。我國目前還沒有建立起一個統(tǒng)一的充電站規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，因此急需建立一個統(tǒng)一的充電站技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。（4）充電站的運行與管理費用高：充電站的運行與管理包含供電、設(shè)備維修、后臺管理等一系列工作，其運行與管理費用高昂。

3.2充電效率低下

目前，智能充電站的設(shè)計和使用面臨著充電效率不高的難題。主要體現(xiàn)在：（1）充電設(shè)施匱乏：充電設(shè)施供給較少，特別是高峰時段或特殊地區(qū)需求較大時，存在等待時間長、充電效率低等問題。這嚴(yán)重限制了其在我國的推廣應(yīng)用。（2）充電裝置的功耗限制：充電裝置的功耗受限也是造成充電效率較低的主要原因。在某些地區(qū)或地區(qū)，因設(shè)備結(jié)構(gòu)或供電條件等原因，不能很好地滿足客戶的大功率充電要求，這就嚴(yán)重影響了其充電速率與效率。（3）充電裝置的效能不同：目前市場上的充電裝置種類繁多，充電效能也不盡相同。一些器件會出現(xiàn)較大的能耗和轉(zhuǎn)換效率，從而造成電池效率的下降。（4）充電樁與電動車的匹配：不同車型的電動車對充電的要求及規(guī)范不盡相同，充電樁的選型應(yīng)兼顧兼容性及匹配度。

3.3充電業(yè)務(wù)管理的復(fù)雜性

充電服務(wù)管理是一個復(fù)雜的問題，也是智能充電設(shè)施設(shè)計和使用面臨的挑戰(zhàn)。主要包括：（1）用戶管理：由于充電服務(wù)的用戶數(shù)量龐大，所以如何對用戶信息、充電記錄和賬單等信息進(jìn)行管理是一個非常困難的問題。要有健全的使用者管理制度，以保證使用者資料的正確紀(jì)錄，并能為使用者提供方便的服務(wù)與交流途徑。（2）收費系統(tǒng)：充電服務(wù)收費系統(tǒng)要求能準(zhǔn)確地計算出用戶的使用電量，并能給出清楚的繳費情況。在設(shè)計和使用過程中，充分考慮不同地區(qū)、不同供電公司的收費策略及收費方式，才能更好地滿足客戶及經(jīng)營者的要求。（3）運行與管理：充電站的運行與管理包含了設(shè)備監(jiān)測、故障處理和維護(hù)等環(huán)節(jié)。為解決大規(guī)模充電站網(wǎng)絡(luò)中存在的問題，需要構(gòu)建一套能對充電設(shè)施運行狀況進(jìn)行實時監(jiān)控、及時響應(yīng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測和管理系統(tǒng)。（4）充電站網(wǎng)絡(luò)的安全性：充電站是一種智能化的裝置，保證它的網(wǎng)絡(luò)安全。可以有效地防止惡意攻擊、信息泄漏、非法操作等意外事件的發(fā)生，保證用戶資料的安全性，保證充電環(huán)境的穩(wěn)定。（5）合規(guī)及監(jiān)督：充電服務(wù)符合環(huán)保、品質(zhì)、電力等相關(guān)法規(guī)及管制規(guī)定。

4智能充電樁的設(shè)計與應(yīng)用存在問題的解決策略

4.1增加充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)

要解決智能充電樁設(shè)計與應(yīng)用中存在的充電基礎(chǔ)設(shè)施不足問題，可以采取以下策略：（1）政府等各方的參與，共同推動充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。建立公平、透明的競爭環(huán)境，鼓勵多方合作、資源共享。（4）協(xié)調(diào)資源利用：優(yōu)化現(xiàn)有電力網(wǎng)絡(luò)和資源配置，協(xié)調(diào)電力供應(yīng)，提高充電設(shè)施的可用性和可靠性。對于充電樁建設(shè)，盡可能選用可再生能源或清潔能源，減少對傳統(tǒng)能源的依賴。

4.2提高充電效率的技術(shù)創(chuàng)新

為了提高充電效率，可以采取以下技術(shù)創(chuàng)新措施：（1）快速充電技術(shù)：加快快速充電設(shè)備的研發(fā)和普及，提高充電功率和充電速度。采用更高功率的充電設(shè)備，能夠在較短時間內(nèi)為電動汽車充電，并滿足用戶對快速充電的需求。（2）高效充電系統(tǒng)設(shè)計：優(yōu)化充電系統(tǒng)的設(shè)計，提高能量轉(zhuǎn)換效率，降低充電損耗。通過改進(jìn)電池管理系統(tǒng)、充電線路和電力傳輸方式等方面的技術(shù)創(chuàng)新，實現(xiàn)更高的充電效率。（3）智能充電調(diào)度技術(shù)：利用智能充電調(diào)度算法，根據(jù)需求和供給情況，合理安排充電樁的使用和管理，優(yōu)化充電資源的分配與利用，提高充電效率。（4）充電樁網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)：采用通信技術(shù)，實現(xiàn)充電樁之間和充電樁與后臺系統(tǒng)的高效通信，確保充電信息的準(zhǔn)確傳遞和實時監(jiān)控，提高充電效率和運營管理水平。（5）充電樁智能預(yù)測與優(yōu)化控制：利用大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)，對用戶的充電需求進(jìn)行預(yù)測和優(yōu)化控制，合理安排充電設(shè)備的使用，提高充電效率和用戶滿意度。

4.3簡化充電業(yè)務(wù)管理流程

對智能充電樁的管理流程進(jìn)行簡化，主要簡化內(nèi)容如下：（1）對平臺與接口進(jìn)行結(jié)合：將智能充電樁的各個業(yè)務(wù)創(chuàng)設(shè)在統(tǒng)一的一個管理平臺中，對用戶的使用信息、相關(guān)充電數(shù)據(jù)等進(jìn)行統(tǒng)一的采集，并對用戶的接口和應(yīng)用流程進(jìn)行統(tǒng)一和明確。創(chuàng)建統(tǒng)一的管理平臺，對相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行手機，對相關(guān)操作流程進(jìn)行簡化，可以有效提高用戶的使用幸福感和便利性。（2）自助服務(wù)設(shè)施：在充電樁及其周圍場地設(shè)置智能化服務(wù)中心，以便應(yīng)用用戶可以對充電樁的使用、充值或查詢等進(jìn)行智能化操作，有效提高了操作的高效率。（3）移動支付與APP應(yīng)用：為用戶提供多種支付方式，例如手機app或小程序等進(jìn)行支付結(jié)算等業(yè)務(wù)。以便用戶不用排隊就可進(jìn)行支付或查詢。（4）對計費系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化：建立一套高效準(zhǔn)確的計費體系，利用智能計費算法及計費規(guī)則，使計費流程自動化，并向用戶提供清楚、明確的計費信息。（5）自動化監(jiān)測與故障處理：利用智能化監(jiān)測技術(shù)，實現(xiàn)對充電裝置的自動監(jiān)控與故障排除，降低了人工巡檢、維修次數(shù)。

5安科瑞充電樁收費運營云平臺系統(tǒng)選型方案

5.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統(tǒng)的電動電動自行車充電站以及各個充電整法行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實時監(jiān)控充電樁運行狀態(tài)，進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理，交易結(jié)算，資要管理、電能管理，明細(xì)查詢等。同時對充電機過溫保護(hù)、漏電、充電機輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣低各類故障進(jìn)行預(yù)警；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

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。

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)器部署實時數(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、實時監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能，同時為運維人員提供運維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)、充電時長、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進(jìn)行統(tǒng)計顯示，同時可查看每個站點的站點信息、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實時監(jiān)控

實時監(jiān)視充電設(shè)施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態(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，同時運維人員可通過運維APP收取故障推送，運維人員在運維工作完成后將結(jié)果上報。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)計分析

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

5.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

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

5.4.7運維APP

面向運維人員使用，可以對站點和充電樁進(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

結(jié)束語

充電基礎(chǔ)設(shè)施的不足、充電效率低下以及復(fù)雜的業(yè)務(wù)管理流程是智能充電樁設(shè)計與應(yīng)用中的問題與挑戰(zhàn)。通過加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、技術(shù)創(chuàng)新和優(yōu)化服務(wù)流程，我們可以逐步克服這些問題，提升充電體驗，促進(jìn)電動汽車的發(fā)展。政府、企業(yè)和用戶之間的積極合作與共同努力將推動充電行業(yè)走向更加可持續(xù)、高效的未來。

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