新能源電動汽車充電樁快速充電技術研究與應用方案

安科瑞 劉邁

　　摘要:隨著電動汽車的快速發展，電動汽車充電技術成為人們關注的焦點。傳統的慢充技術存在著充電時間長、不便捷等問題，難以滿足人們對電動汽車充電的追切需求。而快速充電技術的出現，為電動汽車的充電提供了更加高效和便捷的解決方案基于此，本文簡單討論電動汽車充電樁快速充電技術優勢和問題，深入探討技術要點，以供參考。

　　關鍵詞:電動汽車;快速充電;溫度控制

　　一、引言

　　快速充電技術是指通過利用高功率充電設備，將電動汽車的電池快速充滿電的技術。相較于傳統的慢充技術，快速充電技術具備充電速度快、充電效率高等優勢。通過高功率充電設備和優化的充電流程，電動汽車的充電時間可以大幅縮短，從而更好地滿足人們對于長途出行或急需用車的需求

　　二、汽車快速充電技術的現狀

　　汽車快速充電技術是指能夠在短時間內為電動汽車充電至高容量的技術。目前，有兩種主要的快速充電技術:直流快充(DC Fast Charging)和無線充電技術。直流快充技術是當前使用zui廣泛的快速充電技術之一。它通過專門設計的充電設備向電動汽車提供直流電力，以便更快地充電。直流快充技術通常能夠在短時間內充電至 80%以上的電池容量。目前，國際上常見的直流快充標準包括 CHAdeM0、CCS(Combined ChargingSystem)和特斯拉的超級充電網。無線充電技術是另一種快速充電技術，它通過電磁感應原理將充電設備中的電能傳輸到電動汽車中，無需物理連接。無線充電技術被視為未來充電技術的趨勢，因為它提供了更便利的充電方式。目前，無線充電技術正在不斷發展中，并且一些汽車制造商已經開始在部分車型中應用。總體而言，汽車快速充電技術在過去幾年取得了顯著的進展。快速充電站點數量迅速增長，充電效率和充電速度也在不斷提高。然而，仍然存在一些挑戰，如快速充電設備的成本、能源供給的可靠性和電池的耐久性等。隨著技術的進一步發展和推廣應用，我們可以期待汽車快速充電技術在未來得到進一步提升和普及。

　　三、電動汽車充電樁快速充電技術存在的問題

　　3.1成本問題

　　電動汽車充電樁快速充電技術在推動電動汽車行業發展方面具有積極作用，然而，其中存在著一些成本問題。下面是關于電動汽車充電樁快速充電技術成本問題的要點。首先，快速充電技術需要充電設備，這通常意味著更高的投資成本。快速充電設備比普通充電設備更為復雜，需要更多的硬件和電子元件，以及用于散熱和保護系統的更多附件和設備。這些額外的組件和功能都會增加充電樁的制造成本。其次，快速充電技術需要更大功率的電源供應，這可能需要進行電網改造和升級，從而增加了基礎設施的成本。為了滿足快速充電設備對高功率電源的需求，需要增加變壓器容量、改造配電設備、增設新的電纜和電線等，這些都需要投入額外的經費。最后，快速充電樁的安裝和布局也會對成本產生影響。快速充電設備通常需要較大的占地面積，而這在城市等有限空間環境中可能很難實施。此外，充電樁的安裝、土建工程、設備搬遷等等，都需要投入人力和資金來完成，增加了成本。

　　3.2電網壓力和容量問題

　　電動汽車充電樁快速充電技術的推廣和應用受到電網壓力和容量問題的制約。下面是關于電網壓力和容量問題的要點。首先，電動汽車快速充電技術需要大功率電源來滿足快速充電的需求。這意味著在短時間內向電動汽車提供大量的電能。然而，電網的傳統設計往往無法滿足這種高功率需求。傳輸和分配高功率電能會對電網產生額外的壓力，容易導致電網的過載和不穩定。其次，電動汽車的普及和快速充電設備的大規模部署會給電網容量帶來挑戰。隨著電動汽車數量的增加，每天的充電需求將顯著增加。快速充電設備每次充電需要更多的電能，這將加大對電網的負荷。如果沒有適當的電網規劃和配套建設，電網容量可能會不足，導致供電不穩定和充電速度的降低。

　　四、電動汽車充電樁快速充電技術要點

　　4.1 智能充電管理

　　電動汽車充電樁快速充電技術的智能充電管理可以提高充電效率、優化電網負荷，并提供更好的用戶體驗。以下是關于智能充電管理的要點。首先，智能充電管理通過利用物聯網和云計算技術，集成充電樁、電動汽車和電網之間的通信，實現更智能化和自動化的充電管理。通過連接到云服務器的充電樁，可以實時監控和收集充電過程中的相關數據，如充電速度、電量、使用頻率等。通過這些數據，可以進行智能分析和調度，以確定最后，智能充電管理還可以提供更多的數據與分析，為電動汽車充電樁的運營和管理提供決策支持。通過智能分析和預測模型，系統可以根據歷史數據和行為模式，預測充電需求和電網負荷，并提供相應的優化建議。這些數據和分析結果有助于優化充電樁的布局和位置選擇，提高充電樁的利用率和服務質量。

　　4.2 溫度控制

　　電動汽車充電樁快速充電技術的溫度控制是確保充電安全和提高充電效率的關鍵。以下是關于如何進行溫度控制的要點。首先，充電樁的設計和制造需要考慮散熱和溫度控制。快速充電過程中，充電樁和電動汽車電池會產生大量的熱量，如果不能及時散熱，溫度會升高，可能導致充電樁和電池的損壞甚至安全隱患。因此，充電樁應該采用散熱設計，包括散熱片、風扇、散熱管等，以有效冷卻充電器和電池。其次，通過溫度傳感器和監控系統，實時監測充電樁、電池和充電線的溫度變化。溫度傳感器可以安裝在關鍵部位，如充電插頭、電池組、電纜等，以及充電樁內部的關鍵元件上，實時感知溫度變化。監控系統可以收集溫度數據，并對溫度進行實時監測和分析，發現異常情況并及時響應。再次，通過控制系統和算法，實現溫度控制和調節。基于監測到的溫度數據，控制系統可以根據設定的溫度范圍和安全閥值，自動控制充電過程中的電流和功率，以保持溫度在安全范圍內。例如，當溫度升高到預設值時，系統可以自動降低充電功率，以控制溫度的上升速度。當溫度降低到可接受范圍時，系統可以逐漸恢復充電功率，提高充電效率。另外，充電樁可以配備溫度保護裝置和報警系統。當溫度超過安全范圍時，溫度保護裝置可以自動切斷充電電源，以防止溫度繼續升高。同時，報警系統可以發出警報信號，提醒操作人員或用戶注意異常情況，并采取必要的措施。最后，定期的維護和保養也是溫度控制的重要環節。充電樁和相關設備的散熱系統需要定期清潔、檢查和維護，以確保散熱效果良好同時，應根據制造商的建議和要求，及時更換散熱片、風扇、散熱劑等易損件，以保證散熱系統的正常運行。

　　4.3 充電樁網絡化

　　電動汽車充電樁網絡化是實現充電設施的智能管理和高效運營的關鍵。以下是關于如何進行充電樁網絡化的要點。首先，充電樁網絡化可以借助物聯網技術，將充電樁通過網絡連接起來。每個充電樁都可以具備獨立的通信模塊，通過無線通信技術(如4G/5G、wi-Fi等)，將充電樁與云服務器建立連接。通過網絡連接，可以實時監控和管理充電樁的狀態、電量、使用情況和故障信息等，方便遠程監控和故障排除。其次，充電樁網絡化可以實現充電服務的智能化和個性化。通過充電樁與用戶手機應用或網頁平臺的連接，用戶可以隨時查看充電樁的實時狀態、空閑充電樁的位置、預約充電以及充電歷史等信息用戶可以根據自身需求進行充電樁的選擇和預約，提高充電的便利性和用戶體驗。再次，充電樁網絡化可以實現充電服務的智能調度和優化。通過云服務器的數據分析和算法，可以對充電樁的使用情況、充電需求和電網負荷進行實時監控和分析。基于數據分析的結果，可以進行充電樁的智能調度和優化，合理安排充電樁的運營計劃，提高充電樁的利用率和服務效率。例如，根據充電樁的使用情況和充電需求，可以靈活調整充電樁的功率和優先級，以更大程度滿足用戶和電網的需求。充電樁網絡化還可以實現充電數據的采集和分析。通過網絡連接和數據采集,可以收集充電過程中的相關數據,如充電速度、電量、充電時長等。這些數據可以用于分析充電樁的使用情況、電動汽車的充電習慣，為充電設施的規劃和布局提供決策支持。同時，還可以為電動汽車的行駛里程、充電效率等數據進行統計和分析，以優化電動汽車的能源利用和行車路線規劃。此外，充電樁網絡化還可以支持支付和結算功能。通過網絡連接和用戶認證，可以實現用戶的身份驗證和支付功能，方便用戶付費，同時，系統可以收集充電相關數據，為用戶提供詳細的充電賬單和結算報告。

　　4.4 電網壓力和容量優化

　　隨著電動汽車的普及，電動汽車充電樁的數量不斷增加，給電網壓力和容量帶來了挑戰。如何優化電動汽車充電樁快速充電技術的使用，以降低對電網的影響，是當前亟待解決的問題。下面我們將介紹如何優化電動汽車充電樁快速充電技術的使用，以應對電網壓力和容量問題。

　　首先，建立充電樁智能調度和控制系統。當前，智能調度和控制系統已經成為充電樁建設和運營的基本要求。通過充電樁智能調度和控制系統，可以準確實時地分析電網負載和容量情況，充分利用電網的彈性資源，實現充電樁的智能調度和控制，以降低對電網的沖擊，有效解決電網壓力和容量問題。其次，采用直流快速充電技術。相較于交流充電技術，直流快速充電技術在短時間內可為車輛充電，具有省時和高效的特點。直流快速充電技術可將交流電源的電流轉換成直流電源進行快速充電，不占用交流電源，減少對電網的負荷，從而降低對電網壓力和容量的影響。再次，增加電網負能量的利用率。在充電樁快速充電技術的使用中，電網負能量的利用率可以在一定程度上降低對電網的壓力，減少能源浪費。采用電網負能量的利用技術，如儲能利用、峰谷電價利用等，將負能量轉化成有用能量進行充電，降低電網負荷峰值，優化電網容量規劃，從而提高電網的利用率。最后，推廣分布式充電技術。分布式充電技術是針對大規模充電樁系統而研發的一種基于新型網絡和控制技術的充電技術。該技術可以通過對充電樁進行分布式布局、分散充電，至大限度地減少對電網的沖擊，降低充電樁數量對電網容量和壓力的影響。

　　4.5 成本優化

　　隨著電動汽車的普及和需求的增加，電動汽車充電樁的建設和使用成本也成為一個重要問題。其中，快速充電技術的使用對成本的影響更加明顯。下面將介紹如何優化電動汽車充電樁快速充電技術的使用成本。首先，選擇合適的充電樁類型和品牌。在購買充電樁時，企業應充分考慮充電樁的實際需求和適用環境，選擇具有高性價比的充電樁品牌，以從根源上降低成本。特別是對于快速充電技術，應選擇技術成熟、操作簡單、可靠性強的充電樁品牌，減少故障率和運維成本。其次，優化充電樁的投資規劃和布局。在進行充電樁的規劃和布局時，企業應充分考慮每個充電站的最后，引入可再生能源技術和節能措施。在充電樁的建設和運營過程中，可以通過引入可再生能源技術，如太陽能、風能等，減少對傳統能源的依賴，緩解能源壓力和環保壓力，降低充電樁的能耗，優化其運營成本。對于已建成充電樁，也可以通過智能節能措施，如遠程電量調度、智能合理充電等，提升其能源利用效率，進一步降低成本。

　　五、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。

　　六、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

　　七、產品選型

　　安科瑞為廣大用戶提供多種類型的充電樁，包含智能30kw直流充電樁，60kw/80kw/120kw/160kw直流一體式充電樁，以及240kw、480kw、720kw直流分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。

　　八、現場圖片

　　九、結論

　　電動汽車充電樁快速充電技術的發展面臨一些挑戰，但也帶來了巨大的機遇和發展潛力。通過加強充電基礎設施建設、推動充電標準的統一和充電設備的智能化，有信心推動快速充電技術的廣泛應用和普及，為電動汽車的發展和普及提供更好的充電服務和體驗。

　　參 考 文 獻：

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