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對(duì)于電動(dòng)汽車直流與交流充電樁技術(shù)研究和應(yīng)用

瀏覽次數(shù):2464更新時(shí)間:2024-10-16

 

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?qū)Νh(huán)境保護(hù)的日益重視和傳統(tǒng)燃油汽車帶來的能源危機(jī),電動(dòng)汽車作為一種綠色、環(huán)保的交通工具得到了快速發(fā)展。而充電樁作為電動(dòng)汽車的重要配套設(shè)施,其技術(shù)研究和應(yīng)用對(duì)于推動(dòng)電動(dòng)汽車的普及至關(guān)重要。本文對(duì)電動(dòng)汽車直流與交流充電樁的技術(shù)進(jìn)行了深入研究,包括工作原理、技術(shù)特點(diǎn)、應(yīng)用場(chǎng)景等方面,并探討了當(dāng)前充電樁技術(shù)面臨的問題及未來發(fā)展趨勢(shì)。

一、引言
在全球氣候變化和能源危機(jī)的背景下,電動(dòng)汽車以其低噪音、高能效等優(yōu)勢(shì)成為了未來交通發(fā)展的重要方向。然而,電動(dòng)汽車的普及離不開完善的充電設(shè)施。充電樁作為電動(dòng)汽車的能量補(bǔ)給站,其技術(shù)水平和服務(wù)質(zhì)量直接影響著電動(dòng)汽車的使用體驗(yàn)和推廣速度。目前,市場(chǎng)上主要有直流充電樁和交流充電樁兩種類型,它們?cè)诠ぷ髟?、技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景等方面存在一定的差異。因此,深入研究電動(dòng)汽車直流與交流充電樁技術(shù),對(duì)于提高充電設(shè)施的建設(shè)水平和服務(wù)質(zhì)量,推動(dòng)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。
二、直流充電樁技術(shù)
(一)工作原理
直流充電樁直接將電網(wǎng)中的交流電轉(zhuǎn)換為直流電,為電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池充電。其工作過程主要包括整流、濾波、功率變換和控制等環(huán)節(jié)。整流環(huán)節(jié)將交流電轉(zhuǎn)換為直流電,濾波環(huán)節(jié)去除直流電中的紋波,功率變換環(huán)節(jié)根據(jù)電池的充電需求調(diào)整輸出電壓和電流,控制環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)充電過程的監(jiān)控和管理。
(二)技術(shù)特點(diǎn)
  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(dòng)汽車的動(dòng)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(nèi)將電動(dòng)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(dòng)汽車的快速充電需求。

  3. 體積較大:由于直流充電樁需要進(jìn)行大功率的功率變換,其體積和重量相對(duì)較大,安裝和維護(hù)成本較高。

(三)應(yīng)用場(chǎng)景
直流充電樁主要適用于高速公路服務(wù)區(qū)、城市公共充電站等場(chǎng)所,為電動(dòng)汽車提供快速充電服務(wù)。對(duì)于長途出行的電動(dòng)汽車用戶來說,直流充電樁可以大大縮短充電時(shí)間,提高出行效率。
三、交流充電樁技術(shù)
(一)工作原理
交流充電樁將電網(wǎng)中的交流電輸出到電動(dòng)汽車的車載充電機(jī),由車載充電機(jī)將交流電轉(zhuǎn)換為直流電,為電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池充電。其工作過程主要包括控制、保護(hù)和計(jì)量等環(huán)節(jié)??刂骗h(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)對(duì)充電過程的啟動(dòng)、停止和監(jiān)控,保護(hù)環(huán)節(jié)對(duì)充電過程中的過流、過壓、欠壓等異常情況進(jìn)行保護(hù),計(jì)量環(huán)節(jié)對(duì)充電電量進(jìn)行計(jì)量。
(二)技術(shù)特點(diǎn)
  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(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)換,充電速度相對(duì)較慢。一般情況下,交流充電樁需要幾個(gè)小時(shí)甚至十幾個(gè)小時(shí)才能將電動(dòng)汽車的電池充滿。

  2. 輸出功率較?。航涣鞒潆姌兜妮敵龉β室话阍趲浊叩绞畮浊咧g,適用于家庭、單位等場(chǎng)所的慢充需求。

  3. 體積較?。航涣鞒潆姌兜捏w積和重量相對(duì)較小,安裝和維護(hù)成本較低。

(三)應(yīng)用場(chǎng)景
交流充電樁主要適用于家庭、單位、商場(chǎng)等場(chǎng)所,為電動(dòng)汽車提供慢充服務(wù)。對(duì)于日常通勤的電動(dòng)汽車用戶來說,交流充電樁可以在夜間或工作時(shí)間為電動(dòng)汽車充電,不影響用戶的正常使用

四、應(yīng)用方案

 

對(duì)于電動(dòng)汽車直流與交流充電樁技術(shù)研究和應(yīng)用

圖1 平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖

充電運(yùn)營管理平臺(tái)是基于物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的充電設(shè)施管理系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)對(duì)充電樁的監(jiān)控、調(diào)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(yàn)和服務(wù)質(zhì)量。用戶可以通過APP或小程序提前預(yù)約充電,避免在充電站排隊(duì)等待的情況,同時(shí)也能為充電站提供更準(zhǔn)確的充電需求數(shù)據(jù),方便后續(xù)的調(diào)度和管理。通過平臺(tái)可對(duì)充電樁的功率、電壓、電流等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理充電樁故障和異常情況對(duì)充電樁的功率進(jìn)行控制和管理,確保充電樁在合理的功率范圍內(nèi)充電,避免對(duì)電網(wǎng)造成過大的負(fù)荷。

五、安科瑞充電樁云平臺(tái)具體的功能

平臺(tái)除了對(duì)充電樁的監(jiān)控外,還對(duì)充電站的光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及供電系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控和統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理,提高充電站的運(yùn)行可靠性,降低運(yùn)營成本,平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

對(duì)于電動(dòng)汽車直流與交流充電樁技術(shù)研究和應(yīng)用

圖2 充電樁運(yùn)營管理平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)

大屏顯示:展示充電站設(shè)備統(tǒng)計(jì)、使用率排行、運(yùn)營統(tǒng)計(jì)圖表、節(jié)碳量統(tǒng)計(jì)等數(shù)據(jù)。

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圖3 大屏展示界面

站點(diǎn)監(jiān)控:顯示設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)、設(shè)備列表、設(shè)備日志、設(shè)備狀態(tài)統(tǒng)計(jì)等功能。

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圖4 站點(diǎn)監(jiān)控界面

設(shè)備監(jiān)控:顯示設(shè)備實(shí)時(shí)信息、配套設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備實(shí)時(shí)曲線、關(guān)聯(lián)訂單信息、充電功率曲線等。

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圖5 設(shè)備監(jiān)控界面

運(yùn)營趨勢(shì)統(tǒng)計(jì):顯示運(yùn)營信息查詢、站點(diǎn)對(duì)比曲線、日月年報(bào)表、站點(diǎn)對(duì)比列表等功能。

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圖6 運(yùn)營趨勢(shì)界面

收益查詢:提供收益匯總、實(shí)際收益報(bào)表、收益變化曲線、支付方式占比等功能。

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圖7 收益查詢界面

故障分析:提供故障匯總、故障狀態(tài)餅圖、故障趨勢(shì)分析、故障類型餅圖等功能。

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圖8 故障分析界面

訂單記錄:提供實(shí)時(shí)/歷史訂單查詢、訂單終止、訂單詳情、訂單導(dǎo)出、運(yùn)營商應(yīng)收信息、充電明細(xì)、交易流水查詢、充值余額明細(xì)等功能。

圖9 訂單查詢界面

六、產(chǎn)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(yè)快速、經(jīng)濟(jì)、智能運(yùn)營管理的市場(chǎng)需求。實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力電池快速、高效、安全、合理的電量補(bǔ)給,同時(shí)為提高公共充電樁的效率和實(shí)用性,具有有智能監(jiān)測(cè):充電樁智能控制器對(duì)充電樁具備測(cè)量、控制與保護(hù)的功能;智能計(jì)量:輸出配置智能電能表,進(jìn)行充電計(jì)量,具備完善的通信功能;云平臺(tái):具備連接云平臺(tái)的功能,可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控,財(cái)務(wù)報(bào)表分析等等;遠(yuǎn)程升級(jí):具備完善的通訊功能,可遠(yuǎn)程對(duì)設(shè)備軟件進(jìn)行升級(jí);保護(hù)功能:具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù),漏電保護(hù)和接地保護(hù)等功能;適配車型:滿足國標(biāo)充電接口,適配所有符合國標(biāo)的電動(dòng)汽車,適應(yīng)不同車型的不同功率。下面是具體產(chǎn)品的型號(hào)和技術(shù)參數(shù)。

 

對(duì)于電動(dòng)汽車直流與交流充電樁技術(shù)研究和應(yīng)用

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七、現(xiàn)場(chǎng)圖片

 

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八、結(jié)論

直流充電樁的市場(chǎng)集中度較高,主要運(yùn)營商達(dá)到85.2%,且公共直流的保有量持續(xù)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(qū)、停車場(chǎng)等場(chǎng)所建設(shè)較為普遍。

隨著電動(dòng)汽車市場(chǎng)的持續(xù)擴(kuò)大,直流充電和交流充電都將迎來更為廣泛的應(yīng)用。未來,隨著技術(shù)的進(jìn)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(shí),新的充電技術(shù),如無線充電等也將逐步走向成熟,為電動(dòng)汽車用戶帶來更多更便捷的選擇。

作者介紹:

張繼冬,男,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。

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