電動汽車充電樁電能計量中的問題分析

引言

隨著電動汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展，建設(shè)配套的充電樁設(shè)施已成為當(dāng)務(wù)之急。然而，充電樁的電能計量問題始終是業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。這些問題的存在不僅會顯著影響用戶的充電體驗(yàn)，還可能導(dǎo)致用戶的不滿和投訴。更甚者，充電樁設(shè)計的不規(guī)范可能會阻礙電動汽車市場的良性發(fā)展，損害制造商和消費(fèi)者的利益。

1電動汽車充電樁概述

電動汽車充電樁是專為電動汽車提供充電服務(wù)的設(shè)備，其功能與傳統(tǒng)燃油車的加油站相似。通常情況下，電動汽車充電樁由兩部分構(gòu)成：充電樁本體和充電槍。充電樁本體承擔(dān)著供電和控制的職責(zé)，而充電槍則負(fù)責(zé)將電能有效地傳輸至電動汽車。

1.1充電樁類型

電動汽車充電樁根據(jù)充電速度和電力輸出的不同，可分為三大類：直流充電樁、交流快充樁和交流慢充樁。

1)直流充電樁（DC充電樁）提供高功率電流，能夠?qū)崿F(xiàn)電池的快速充電。有50kW、100kW、120kW等多種規(guī)格，其中120kW代表了目前市場上功率較高的直流充電樁。

2）交流快充樁（AC快充樁）提供快速充電服務(wù)，功率范圍20-40kW，適用于三相電網(wǎng)連接，適合商業(yè)區(qū)、居住區(qū)和停車場等場所。

3)交流慢充樁（AC慢充樁），它主要適用于家庭和居住區(qū)，輸出功率一般在3-7kW，足以應(yīng)對日常的充電需求。

1.2充電樁接口

電動汽車充電樁接口主要分為國際接口和國內(nèi)接口兩大類。在國際接口中，存在CHAdeMO和CCS兩種標(biāo)準(zhǔn)，CHAdeMO接口主要服務(wù)于日本市場的電動汽車，而CCS接口則成為歐洲和美國電動汽車的主流選擇。至于國內(nèi)接口，它主要是由中國本土品牌推廣的GB/T標(biāo)準(zhǔn)。

2電動汽車充電樁的主要電能計量問題

電動汽車充電樁中，精確的電能計量至關(guān)重要。但設(shè)備精度差異和環(huán)境因素（如溫度、電壓變化）導(dǎo)致實(shí)際充電量與計量結(jié)果有偏差，影響充電費(fèi)用。

測量誤差：

測量誤差是電能計量準(zhǔn)確度的關(guān)鍵因素，指顯示讀數(shù)與實(shí)際電能消耗之間的偏差。由于計量器特性和使用環(huán)境復(fù)雜，誤差難以完全消除，但應(yīng)控制在可接受范圍內(nèi)。

計費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)：

電動汽車充電樁的計費(fèi)通常基于充電量或時長，但因地區(qū)和場所差異，費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)可能不一，造成充電費(fèi)用的不確定性。

安全性問題：

電能計量設(shè)備對電氣安全至關(guān)重要，因此電動汽車充電樁的電能計量器必須符合安全標(biāo)準(zhǔn)，并采取防護(hù)措施防止惡意破壞或篡改。

3充電樁計量監(jiān)測中受到的影響

3.1環(huán)境因素

在充電樁計量監(jiān)測過程中，環(huán)境因素如溫度、濕度和空氣質(zhì)量等起著至關(guān)重要的作用。具體影響如下：

溫度是影響充電樁計量監(jiān)測的重要因素，其波動可能改變電能計量器精度，影響充電樁計量準(zhǔn)確性。電能計量器精度通常隨溫度升高而降低，因此設(shè)計充電樁和選擇計量器時需考慮溫度影響。

濕度會影響電能計量器的精度，高濕度可能導(dǎo)致漏電和計量誤差。因此，在設(shè)計充電樁和選擇計量器時，必須考慮濕度對精度的影響。

空氣質(zhì)量影響充電樁計量精度。污染物可能損害計量器部件，降低精度。應(yīng)定期清潔充電樁，減少環(huán)境影響。

光照會影響計量器精度，尤其是室外安裝的充電樁，陽光直射可能使計量器溫度升高，影響其準(zhǔn)確度。

3.2充電樁類型

充電樁類型是計量監(jiān)測性能的關(guān)鍵因素。不同充電樁因充電方式和功率差異，對計量監(jiān)測的影響各異。下面將詳細(xì)說明各類充電樁在計量監(jiān)測方面的影響：

慢速充電樁：通常使用交流方式，功率較低。盡管測量精度高，但充電時間長，需較長時間監(jiān)測以確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

快速充電樁：通常使用直流方式，提供高功率充電。盡管它們能快速給出充電數(shù)據(jù)，但因電壓和電流波動大，測量精度有限。

超級充電樁：超級充電樁結(jié)合了快速和慢速充電模式。在計量監(jiān)測方面，超級充電樁不僅精度較高，而且充電速度較快，非常適合用于特定的充電場景。

充電樁的電能計量方式和安裝位置會影響監(jiān)測精度。不同的計量器類型，如電能表配合電流互感器或電子電能計量器，以及安裝位置的選擇，都需考慮以減少環(huán)境因素對精度的影響。

3.3充電樁設(shè)計

充電樁的充電插座設(shè)計對電能交換至關(guān)重要，直接影響電能計量和監(jiān)測的準(zhǔn)確性。設(shè)計時需考慮接觸面積、間隙和連接緊密度，確保充電過程提供穩(wěn)定、準(zhǔn)確的電流和電壓信號。

充電樁電纜設(shè)計需考慮其作為電能傳輸核心組件的重要性，確保電纜長度、電阻、電容等關(guān)鍵參數(shù)的精確性，以保證充電過程中的電流和電壓數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

充電樁設(shè)計需考慮散熱效率和穩(wěn)定性，以確保在高功率充電時穩(wěn)定運(yùn)行并減少溫度變化對計量精度的影響。

4安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺

4.1概述

安科瑞AcrelCloud-9000充電柱收費(fèi)運(yùn)營云平臺系統(tǒng)運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)與接入系統(tǒng)的新能源充電樁的持續(xù)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)控充電樁的運(yùn)行狀態(tài)，可提供支付管理、充電服務(wù)、交易結(jié)算清單、資產(chǎn)管理、電能管理以及明細(xì)查詢清單等功能。此外，系統(tǒng)還具備對充電機(jī)過溫保護(hù)、漏電、輸入/輸出過壓、欠壓、絕緣低等各類故障的預(yù)警功能。充電樁支持通過以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入平臺，用戶可通過微信、支付寶或云閃付方式進(jìn)行掃碼充電。

4.2應(yīng)用場所

適用于民用/工商業(yè)建筑、居住小區(qū)、企業(yè)、學(xué)校、園區(qū)等的充電樁基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.3.1系統(tǒng)分為四層：

該系統(tǒng)由四個層次構(gòu)成：數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)中心層以及客戶端層。

1）數(shù)據(jù)采集層：以標(biāo)準(zhǔn)modbus-rtu作為通訊協(xié)議，電瓶車智能充電樁負(fù)責(zé)采集充電回路的電力參數(shù)，并執(zhí)行電能計量和保護(hù)功能。

2）網(wǎng)絡(luò)傳輸層：利用4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸至預(yù)先搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

3）數(shù)據(jù)中心層：由應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器組成，應(yīng)用服務(wù)器上部署了數(shù)據(jù)采集服務(wù)和WEB網(wǎng)站，而數(shù)據(jù)服務(wù)器則配置了實(shí)時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。

4）客戶端層：系統(tǒng)管理員能夠通過瀏覽器訪問電瓶車充電樁收費(fèi)平臺。用戶可通過刷卡或掃碼的方式進(jìn)行充電。

小區(qū)充電平臺的主要功能包括充電設(shè)施的智能化大屏展示、實(shí)時監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計分析以及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等。此外，平臺支持運(yùn)維APP和充電小程序。

4.4平臺功能

4.4.1智能化大屏

智能化大屏幕直觀顯示站點(diǎn)分布和關(guān)鍵數(shù)據(jù)統(tǒng)計，如設(shè)備狀態(tài)和充電次數(shù)、充電時長、充電金額、充電度數(shù)以及充電樁故障等。用戶可查看站點(diǎn)詳細(xì)信息，包括充電樁列表、充電記錄、收益情況、能耗數(shù)據(jù)以及故障記錄等。集中管理充電樁有助于監(jiān)控使用率和資源分配。

4.4.2.實(shí)時監(jiān)控

實(shí)時監(jiān)控充電設(shè)施的運(yùn)行狀況，涵蓋充電樁的運(yùn)行狀態(tài)、電路狀態(tài)、充電過程中的電量消耗、充電電壓與電流，以及充電樁的報警信息等關(guān)鍵指標(biāo)。

4.4.3交易管理

平臺管理人員承擔(dān)著管理充電用戶賬戶的職責(zé)，負(fù)責(zé)執(zhí)行充值、退款、凍結(jié)以及注銷等操作。此外，他們能夠訪問并審查小區(qū)用戶每日充電交易的詳細(xì)記錄。

4.4.4故障管理

設(shè)備自動報告故障，平臺管理人員查看并安排處理。同時，運(yùn)維人員通過APP接收通知，完成工作后反饋結(jié)果。此外，充電用戶可上報問題通過小程序。

4.4.5統(tǒng)計分析

借助系統(tǒng)平臺，用戶能夠從多個維度檢索相關(guān)信息，涵蓋充電站點(diǎn)、充電設(shè)施、充電時長、充電方法等，進(jìn)而獲取充電交易的統(tǒng)計資料和能耗的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

4.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

創(chuàng)建運(yùn)營商賬戶后，運(yùn)營商可建立和管理站點(diǎn)及充電設(shè)施，維護(hù)設(shè)施信息，設(shè)定價格和促銷活動，并處理在線卡用戶的充值、凍結(jié)和解綁。

4.4.7運(yùn)維APP

專為運(yùn)維人員設(shè)計，本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對站點(diǎn)和充電樁的有效管理。它具備故障閉環(huán)處理功能，能夠查詢流量卡的使用狀況以及充電和充值詳情。此外，系統(tǒng)支持遠(yuǎn)程參數(shù)配置，并能接收故障通知推送。

4.4.8充電小程序

專為充電用戶設(shè)計，用戶能查看附近空閑充電設(shè)備，也可以掃碼充電、賬戶充值、充電卡綁定、交易查詢和故障申訴等功能。

4.5系統(tǒng)硬件配置

5 結(jié)語

當(dāng)前，電動汽車充電樁的電能計量面臨若干挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)涉及環(huán)境因素、充電樁的種類、設(shè)計以及電能計量器的精確度等多個方面。這些問題可能會導(dǎo)致充電樁的計量結(jié)果不精確，進(jìn)而影響電動汽車用戶的充電體驗(yàn)和運(yùn)營商的經(jīng)濟(jì)效益。為了解決這些挑戰(zhàn)，必須制定相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范和監(jiān)管政策，強(qiáng)化對充電樁的質(zhì)量控制和計量監(jiān)測，提高電能計量器的精確度和可靠性，并采取有效措施降低環(huán)境因素對計量準(zhǔn)確性的干擾。

參考文獻(xiàn)

[1]李麗娟,姚姣,陳賜,王樂.電動汽車充電樁電能計量中的問題分析.

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022.05版.

審核編輯 黃宇