電動汽車的發(fā)展歷程及電動汽車充電樁管理系統(tǒng)的介紹

acrelyjh

安科瑞虞佳豪

早在19世紀(jì)末，人們就開始了電動汽車的研究和開發(fā)。1899年，洛杉磯出現(xiàn)了第一輛商業(yè)化的電動出租車。20世紀(jì)初，電動汽車曾經(jīng)成為當(dāng)時汽車市場的主流。然而，由于當(dāng)時電池技術(shù)的限制，電動汽車無法長時間行駛，且充電時間過長，因此被內(nèi)燃機汽車所替代。

20世紀(jì)80年代末至90年代初，隨著環(huán)保意識的不斷提高和石油價格的不斷攀升，電動汽車再次引起了人們的關(guān)注。1996年，通用汽車公司推出了EV1電動汽車，這是一輛純電動汽車，可以行駛130英里左右的距離。然而，由于EV1成本高昂且銷量不佳，通用汽車于2003年停產(chǎn)。
21世紀(jì)初，隨著科技的不斷發(fā)展和環(huán)保意識的不斷提高，電動汽車再次開始崛起。2008年，特斯拉公司推出了Roadster電動跑車，其擁有超過200英里的續(xù)航里程，成為了市場上的一匹黑馬。此后，各大汽車廠商相繼推出了自己的電動汽車產(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)電動汽車的發(fā)展，許多國家和地區(qū)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(yīng)用。中國政府也于2012年發(fā)布了《關(guān)于加快新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干意見》，提出到2020年新能源汽車保有量要達(dá)到500萬輛以上的目標(biāo)。
隨著電動汽車技術(shù)的不斷進(jìn)步和政策的不斷推動，電動汽車在未來將有更廣闊的發(fā)展前景。未來的電動汽車將會更加智能化和自動化，配備更先進(jìn)的電池和充電技術(shù)，從而具備更長的續(xù)航里程和更短的充電時間。此外，未來的電動汽車還將會更加多樣化，包括轎車、SUV、卡車等不同類型的車輛。此外，電動汽車的普及也將推動新能源基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，如充電站和換電站等，從而提高電動汽車的使用便利性。

根據(jù)目前情況來看，我國非常重視新能源電動汽車在社會上的發(fā)展情況，因為該汽車的發(fā)展非常順應(yīng)當(dāng)今時代的發(fā)展和趨勢，不僅可以起到保護(hù)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，影響了電動汽車的發(fā)展，所以在建設(shè)的過程中，要不斷加強相關(guān)設(shè)備的建設(shè)和完善，從而為我國新能源電動汽車的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

1新能源電動汽車充電設(shè)施的建設(shè)方案

   在新能源電動汽車充電設(shè)施中要提供完善的配電系統(tǒng)監(jiān)控、充電監(jiān)控、充電機控制系統(tǒng)、安全防護(hù)監(jiān)控等功能，并在此基礎(chǔ)上還要對充電設(shè)備、配電設(shè)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(diào)控對策，對相關(guān)區(qū)域內(nèi)的充電設(shè)施進(jìn)行合理化調(diào)控。因此，在研究新能源電動汽車充電設(shè)施建設(shè)方案時，可以從以下方面進(jìn)行入手：

1.1充電站監(jiān)控后臺

   充電站的監(jiān)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)過研究學(xué)者表明，充電站的監(jiān)控后臺也可以適當(dāng)?shù)母鶕?jù)實際需求增加監(jiān)控工作站和服務(wù)器的數(shù)量，系統(tǒng)內(nèi)的計算機都是由太網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相互聯(lián)系起來的[1]。充電站監(jiān)控后臺需要完成的內(nèi)容非常廣泛，不僅要采集、處理和存儲充電機和配電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，還要對充電機和配電系統(tǒng)的運行進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控；除了配電站監(jiān)控SCADA 功能意外，還具有一些比較的應(yīng)用功能，例如：對智能負(fù)荷進(jìn)行調(diào)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(tǒng)監(jiān)控

   首先是保護(hù)部分。在保護(hù)部分中所具有的保護(hù)功能非常多，主要為：進(jìn)線變配微機保護(hù)，具備三段式過流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)等；0.4kV的開關(guān)一般是采用保護(hù)功能是開關(guān)所自帶的一種的過流保護(hù)。

   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(shù)的遙測功能、開關(guān)位置的遙信能、重要開關(guān)的遙控功能。其中遙測功能中包括：配電系統(tǒng)所間隔的電流和電壓；其遙控功能中主要包括：10kV開關(guān)、0.4kV進(jìn)線開關(guān)等[3]。在0.4kV的側(cè)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，該裝置可以在及時將聯(lián)絡(luò)的開關(guān)關(guān)上，在一定程度上提高了充電站在供電過程中的可靠性。  

   最后是具體配置。10kV進(jìn)線變配置微機保護(hù)測控一體化裝置，該裝置所具備的設(shè)備包括：進(jìn)線變的保護(hù)、測量的遙控功能和進(jìn)線變開關(guān)的遙控功能，將該設(shè)備在開關(guān)柜上直接進(jìn)行安裝，可以直接通過現(xiàn)場總線接入通信管理裝置，將信息在上傳的同時給予一定的保護(hù)。在充電站內(nèi)，配置一面監(jiān)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展信息中轉(zhuǎn)、管理以及遠(yuǎn)傳的任務(wù)；公用測控裝置主要是測控充電站的配電系統(tǒng)，采集 0.4kV母線電壓、出線開關(guān)的位置信號等；分段備自投裝置主要是使開關(guān)自投功能實現(xiàn)分段化。

1.3充電機控制系統(tǒng)

   直流充電機主要是利用整流設(shè)備的作用，為電動車的蓄電池進(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器件組合而成[2]。其中直流充電機的功率與其他設(shè)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，可以在使各種電動乘用車輛的蓄電池都可以達(dá)到充電的需求。

1.4安防（視頻）監(jiān)控系統(tǒng)

   該系統(tǒng)主要是監(jiān)控消防、門禁和周界安全的情況，在必要的情況下還會對充電站的視頻情況進(jìn)行監(jiān)控，通過通信管理機，從而獲取配電系統(tǒng)監(jiān)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(jiān)控進(jìn)行有效的結(jié)合。在通常情況下是由多種設(shè)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新能源電動汽車更換電池運營模式

   根據(jù)目前情況來看，在對新能源電動汽車進(jìn)行更換電池的運營形式下，主要是將電動汽車中電池和車身進(jìn)行分離了，并沒有將二者進(jìn)行有效的結(jié)合。在這種運營模式下，對于購買新能源電動汽車的用戶來講，為用戶提供了的便利，他們只需要讓電池租賃公司對電池進(jìn)行更換、充電、購買即可，這種模式主要就是在各個電池的更換站更換和管理電池。這種運營模式，對用戶的電池進(jìn)行電更換、租賃和和回收等工作在本質(zhì)上都是屬于運營模式中核心內(nèi)容，其中，電池租賃需要由專業(yè)的能源供給企業(yè)購買電池，之后在給建站企業(yè)支付建站費用，這樣用戶就可以直接對電池進(jìn)行更換[5]。另外，在這個過程中，不管是租賃手續(xù)，還是租金都有由相關(guān)的部分經(jīng)過協(xié)商之后在作出準(zhǔn)確、統(tǒng)一的決定。用戶在電池進(jìn)行使用的時候，會出現(xiàn)一些異常情況，其中容量不均衡則是非常普遍的一種現(xiàn)象。所以，在建設(shè)充電設(shè)施的過程中，不僅根據(jù)實際的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)完善的檢測設(shè)備，可以及時的對電池的容量進(jìn)行合理的檢測，而且還需要建設(shè)的充放電維護(hù)設(shè)備，該設(shè)備在運行過程中可以起到維護(hù)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，可以降低運營成本，使企業(yè)可以獲取大的經(jīng)濟(jì)效益。

3安科瑞充電樁收費運營云平臺

3.1概述

   AcrelCloud-9000安科瑞充電樁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)的汽車充電站、電動自行車充電站以及各個充電樁進(jìn)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，資源管理、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。

3.2應(yīng)用場合

   適用于住宅小區(qū)等物業(yè)環(huán)境、各類企事業(yè)單位、醫(yī)院、景區(qū)、學(xué)校、園區(qū)等公建、公共停車場、公路充電站、公交樞紐、購物中心、商業(yè)綜合體、商業(yè)廣場、地下停車場、高速服務(wù)區(qū)、公寓寫字樓等場合。

3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

   現(xiàn)場設(shè)備層：連接于網(wǎng)絡(luò)中的各類傳感器，包括多功能電力儀表、汽車充電樁、電瓶車充電樁、電能質(zhì)量分析儀表、電氣火災(zāi)探測器、限流式保護(hù)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(xiàn)場智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)交換機等設(shè)備。智能網(wǎng)關(guān)主動采集現(xiàn)場設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲，并通過網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，智能網(wǎng)關(guān)可在網(wǎng)絡(luò)故障時將數(shù)據(jù)存儲在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務(wù)器端數(shù)據(jù)不丟失。

   平臺管理層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，完成對現(xiàn)場所有智能設(shè)備的數(shù)據(jù)交換，可在PC端或移動端實現(xiàn)實時監(jiān)測充電站配電系統(tǒng)運行狀態(tài)、充電樁的工作狀態(tài)、充電過程及人員行為，并完成微信、支付寶在線支付等應(yīng)用。

3.4平臺功能描述

3.4.1充電服務(wù)

   充電設(shè)施搜索，充電設(shè)施查看，地圖尋址，在線自助支付充電，充電結(jié)算，導(dǎo)航等。

3.4.2首頁總覽

   總覽當(dāng)日、當(dāng)月開戶數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時長，累計的開戶數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時長，以及相應(yīng)的環(huán)比增長和同比增長以及樁、站分布地圖導(dǎo)航、本月充電統(tǒng)計。

3.4.3交易結(jié)算

   充電價格策略管理，預(yù)收費管理，賬單管理，營收和財務(wù)相關(guān)報表。

3.4.4故障管理

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

3.4.5統(tǒng)計分析

   統(tǒng)計分析支持運營趨勢分析、收益統(tǒng)計，方便用戶以曲線、能耗分析等分析工具，瀏覽樁的充電運營態(tài)勢。

3.4.6運營報告

   按用戶指定周期分析汽車、電瓶車充電站、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、小程序移動端支持

   通過模糊搜索和地圖搜索的功能，可查詢可用的電樁和電站等詳細(xì)信息。掃碼充電，在線支付: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，用戶檔案管理，充電樁運行監(jiān)測，充電樁異常交易監(jiān)測。

3.5選型配置