安科瑞 陳聰

摘要：隨著(zhù)近年來(lái)電動(dòng)汽車(chē)的不斷普及和使用，相關(guān)充電設備的設計投入和使用管理也成為了人們較為關(guān)注的重點(diǎn)。由于充電樁的設計和使用較為新穎，所以在對其使用和設計中存在一定問(wèn)題和挑戰。對電動(dòng)汽車(chē)充電中所涉及的問(wèn)題進(jìn)行解決可以有效提高車(chē)主的體驗效果，滿(mǎn)足相關(guān)用戶(hù)的使用需求。對電動(dòng)汽車(chē)智能充電樁的設計和應用進(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(hù)應用需求，為電動(dòng)汽車(chē)的充電環(huán)境提供便捷性和安全性，保障電動(dòng)汽車(chē)得到普及和推廣。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車(chē)；智能充電樁；設計；應用；創(chuàng )新

0引言

近年來(lái)，電動(dòng)汽車(chē)的銷(xiāo)量逐漸攀升，充電行業(yè)也迎來(lái)了快速的發(fā)展。然而，隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)數量的增加，充電基礎設施建設以及業(yè)務(wù)管理面臨著(zhù)諸多挑戰與問(wèn)題。充電效率低下、復雜的業(yè)務(wù)管理流程等限制了充電體驗的便捷性和用戶(hù)滿(mǎn)意度。為了解決這些問(wèn)題，我們需要思考如何增加充電基礎設施的建設，提高充電效率，簡(jiǎn)化充電業(yè)務(wù)管理流程，并改善用戶(hù)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(dòng)電動(dòng)汽車(chē)充電行業(yè)的可持續發(fā)展貢獻智慧與創(chuàng )新。

1電動(dòng)汽車(chē)智能充電樁的概念

為電動(dòng)汽車(chē)安置智能充電樁可以為相關(guān)用戶(hù)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(guò)程進(jìn)行監控和管理，還可以對工作期間的故障問(wèn)題進(jìn)行診斷和解決。智能充電樁具有較為技術(shù)原理，可以根據用戶(hù)的充電需求進(jìn)行智能化調改，加強充電資源的使用，有效提高電動(dòng)汽車(chē)的充電效率。同時(shí)，智能充電樁的使用具備多種付款方式，不僅可以直接交錢(qián)，也可以利用相關(guān)程序和公眾號等讓用戶(hù)進(jìn)行充電付款。智能充電樁的使用和推行，有利于電動(dòng)汽車(chē)的推廣，可以有效減少二氧化碳排放，保護生態(tài)環(huán)境

2智能充電樁的設計與應用

2.1充電樁的外觀(guān)設計

對智能充電樁進(jìn)行外觀(guān)設計，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(guān)和環(huán)保。智能充電站的外形設計應重點(diǎn)關(guān)注結構、外形、標識和使用材料等。由于充電樁安裝環(huán)境多為戶(hù)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定性和耐久性。對智能充電站進(jìn)行外形設計要貼合現代、流線(xiàn)形的設計理念，要符合放下市場(chǎng)的發(fā)展和需要。通過(guò)對外觀(guān)要素的合理布局，增強整體的美觀(guān)度。對智能充電站的外形進(jìn)行設計時(shí)，為方便相關(guān)用戶(hù)的識別和使用，要在充電樁外形貼相關(guān)標識，起到標識作用。充電站的設計要充分考慮并滿(mǎn)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(mǎn)足環(huán)保需求，對智能充電站進(jìn)行外形設計時(shí)，要選擇具有環(huán)保型的材料進(jìn)行使用，提高環(huán)境保護。

2.2充電樁的電力管理系統設計

充電樁的電力管理系統是保障充電過(guò)程安全、高效進(jìn)行的重要組成部分。其設計旨在合理分配電能、監控充電過(guò)程、確保設備和用戶(hù)的安全。以下是充電樁電力管理系統設計中的關(guān)鍵考慮因素：（1）功率管理：電力管理系統需要根據電網(wǎng)供電能力和電動(dòng)汽車(chē)需求，動(dòng)態(tài)調整充電功率。通過(guò)智能算法和能量管理策略，實(shí)現功率的平衡分配，避免過(guò)載和過(guò)流。（2）電壓管理：電力管理系統需要監測電壓波動(dòng)，確保充電過(guò)程中的電壓穩定，以保護設備和電池的安全。并通過(guò)電壓調節功能，適配不同類(lèi)型和要求的電動(dòng)汽車(chē)。（3）充電過(guò)程監控：電力管理系統實(shí)時(shí)監測充電過(guò)程的參數和狀態(tài)，包括電流、電壓、溫度等信息。通過(guò)建立數據采集與分析平臺，提供詳細的充電報告以供用戶(hù)和管理者參考。（4）安全保護：電力管理系統需要具備多重安全保護機制，如過(guò)載保護、短路保護、漏電保護等。通過(guò)實(shí)時(shí)監測和斷電裝置，確保充電過(guò)程的安全性和穩定性。

2.3充電樁的用戶(hù)界面設計

對智能充電樁的用戶(hù)界面進(jìn)行合理化、便捷性、直觀(guān)性設計，可以有效提高用戶(hù)的使用幸福感。對充電樁的用戶(hù)界面進(jìn)行設計時(shí)要充分考慮顯示屏、操作方式、提示系統和充電指示燈等。為滿(mǎn)足用戶(hù)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)應用信息直接反饋在顯示屏上，例如，電量、剩余時(shí)間等，方便用戶(hù)進(jìn)行時(shí)間把控和安排。對充電樁進(jìn)行界面設計時(shí)要充分考慮用戶(hù)的使用需求，對充電樁操作方式進(jìn)行有效設計，或按鈕操作或觸屏操作，以便用戶(hù)可以直觀(guān)進(jìn)行操作和使用。要對智能充電樁搭配一套語(yǔ)音提示系統，通過(guò)聲音對用戶(hù)的操作流程進(jìn)行提示和指導，同時(shí)，有利于用戶(hù)直觀(guān)對充電相關(guān)信息進(jìn)行直觀(guān)獲取。對智能充電樁進(jìn)行設計時(shí)，要考慮充電插座指示燈的使用和設計，以便用戶(hù)進(jìn)行直觀(guān)的辨別和使用，例如，紅色代表插座故障，綠色代表插座正?？捎?。

2.4充電樁的安全性設計

為滿(mǎn)足智能充電樁使用的安全性以及用戶(hù)使用的安全指數，對智能充電樁進(jìn)行設計要充分考慮其安全性，對其進(jìn)行設計時(shí)要對其過(guò)流、過(guò)壓、短路、漏電、防雷電等進(jìn)行安全防護，并配置相關(guān)安全標示和警告標識。過(guò)流保護設施的使用可以在充電樁使用過(guò)程中出現的電流異常情況進(jìn)行監控和保護。當充電樁出現高壓過(guò)高現象時(shí)，可以利用過(guò)壓保護進(jìn)行工作，防止車(chē)輛和人員遭受電壓傷害。短路保護的應用可以有效防止充電樁短路現象的發(fā)生，出現短路也可進(jìn)行及時(shí)斷絕，防止電池等部件收到損壞。漏電保護可以對智能充電樁使用過(guò)程中的漏電情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，當漏電數據超過(guò)安全范圍，會(huì )自動(dòng)切斷電源，為使用者的人身安全進(jìn)行保護。將防雷電設備安置在充電樁中，在惡劣天氣下可以有效防止雷電對系統造成干擾，確保系統的穩定運行。同時(shí)，為保障用戶(hù)的操作安全，要在智能充電樁及其周?chē)鷱堎N相關(guān)安全和警告標識。

3智能充電樁的設計與應用中存在的問(wèn)題與挑戰

3.1充電基礎設施的不足

目前，我國智能充電站建設面臨著(zhù)充電設施短缺的難題。主要體現在：（1）充電樁覆蓋率不高：部分區域尚未普及，尤其是農村、邊遠地區，充電設施建設嚴重落后。這在一定程度上制約了電動(dòng)車(chē)的推廣與普及。（2）充電站建設的困難：充電站的建立涉及到當地政府、能源供應商和充電設備制造商等多方利益的協(xié)調。因此，如何合理的選址、合理的土地利用、合理的建設時(shí)間等問(wèn)題，給充電基礎設施的建設帶來(lái)很大的困難。（3）充電設施規范與規范不統一：不同地區、不同廠(chǎng)家的充電設施規范及規范各不相同，導致用戶(hù)對充電設施的選購與使用產(chǎn)生了較大的困難。我國目前還沒(méi)有建立起一個(gè)統一的充電站規范與標準，因此急需建立一個(gè)統一的充電站技術(shù)標準。（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，智能充電站的設計和使用面臨著(zhù)充電效率不高的難題。主要體現在：（1）充電設施匱乏：充電設施供給較少，特別是高峰時(shí)段或特殊地區需求較大時(shí)，存在等待時(shí)間長(cháng)、充電效率低等問(wèn)題。這嚴重限制了其在我國的推廣應用。（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。在某些地區或地區，因設備結構或供電條件等原因，不能很好地滿(mǎn)足客戶(hù)的大功率充電要求，這就嚴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(chǎng)上的充電裝置種類(lèi)繁多，充電效能也不盡相同。一些器件會(huì )出現較大的能耗和轉換效率，從而造成電池效率的下降。（4）充電樁與電動(dòng)車(chē)的匹配：不同車(chē)型的電動(dòng)車(chē)對充電的要求及規范不盡相同，充電樁的選型應兼顧兼容性及匹配度。

3.3充電業(yè)務(wù)管理的復雜性

充電服務(wù)管理是一個(gè)復雜的問(wèn)題，也是智能充電設施設計和使用面臨的挑戰。主要包括：（1）用戶(hù)管理：由于充電服務(wù)的用戶(hù)數量龐大，所以如何對用戶(hù)信息、充電記錄和賬單等信息進(jìn)行管理是一個(gè)非常困難的問(wèn)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：充電服務(wù)收費系統要求能準確地計算出用戶(hù)的使用電量，并能給出清楚的繳費情況。在設計和使用過(guò)程中，充分考慮不同地區、不同供電公司的收費策略及收費方式，才能更好地滿(mǎn)足客戶(hù)及經(jīng)營(yíng)者的要求。（3）運行與管理：充電站的運行與管理包含了設備監測、故障處理和維護等環(huán)節。為解決大規模充電站網(wǎng)絡(luò )中存在的問(wèn)題，需要構建一套能對充電設施運行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監控、及時(shí)響應的遠程監測和管理系統。（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?？梢杂行У胤乐箰阂夤?、信息泄漏、非法操作等意外事件的發(fā)生，保證用戶(hù)資料的安全性，保證充電環(huán)境的穩定。（5）合規及監督：充電服務(wù)符合環(huán)保、品質(zhì)、電力等相關(guān)法規及管制規定。

4智能充電樁的設計與應用存在問(wèn)題的解決策略

4.1增加充電基礎設施的建設

要解決智能充電樁設計與應用中存在的充電基礎設施不足問(wèn)題，可以采取以下策略：（1）政府等各方的參與，共同推動(dòng)充電基礎設施建設。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)調資源利用：優(yōu)化現有電力網(wǎng)絡(luò )和資源配置，協(xié)調電力供應，提高充電設施的可用性和可靠性。對于充電樁建設，盡可能選用可再生能源或清潔能源，減少對傳統能源的依賴(lài)。

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備，能夠在較短時(shí)間內為電動(dòng)汽車(chē)充電，并滿(mǎn)足用戶(hù)對快速充電的需求。（2）高效充電系統設計：優(yōu)化充電系統的設計，提高能量轉換效率，降低充電損耗。通過(guò)改進(jìn)電池管理系統、充電線(xiàn)路和電力傳輸方式等方面的技術(shù)創(chuàng )新，實(shí)現更高的充電效率。（3）智能充電調度技術(shù)：利用智能充電調度算法，根據需求和供給情況，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(shí)現充電樁之間和充電樁與后臺系統的高效通信，確保充電信息的準確傳遞和實(shí)時(shí)監控，提高充電效率和運營(yíng)管理水平。（5）充電樁智能預測與優(yōu)化控制：利用大數據分析和人工智能技術(shù)，對用戶(hù)的充電需求進(jìn)行預測和優(yōu)化控制，合理安排充電設備的使用，提高充電效率和用戶(hù)滿(mǎn)意度。

4.3簡(jiǎn)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(jiǎn)化，主要簡(jiǎn)化內容如下：（1）對平臺與接口進(jìn)行結合：將智能充電樁的各個(gè)業(yè)務(wù)創(chuàng )設在統一的一個(gè)管理平臺中，對用戶(hù)的使用信息、相關(guān)充電數據等進(jìn)行統一的采集，并對用戶(hù)的接口和應用流程進(jìn)行統一和明確。創(chuàng )建統一的管理平臺，對相關(guān)數據信息進(jìn)行手機，對相關(guān)操作流程進(jìn)行簡(jiǎn)化，可以有效提高用戶(hù)的使用幸福感和便利性。（2）自助服務(wù)設施：在充電樁及其周?chē)鷪?chǎng)地設置智能化服務(wù)中心，以便應用用戶(hù)可以對充電樁的使用、充值或查詢(xún)等進(jìn)行智能化操作，有效提高了操作的高效率。（3）移動(dòng)支付與APP應用：為用戶(hù)提供多種支付方式，例如手機app或小程序等進(jìn)行支付結算等業(yè)務(wù)。以便用戶(hù)不用排隊就可進(jìn)行支付或查詢(xún)。（4）對計費系統進(jìn)行優(yōu)化：建立一套高效準確的計費體系，利用智能計費算法及計費規則，使計費流程自動(dòng)化，并向用戶(hù)提供清楚、明確的計費信息。（5）自動(dòng)化監測與故障處理：利用智能化監測技術(shù)，實(shí)現對充電裝置的自動(dòng)監控與故障排除，降低了人工巡檢、維修次數。

5安科瑞充電樁收費運營(yíng)云平臺系統選型方案

5.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營(yíng)云平臺系統通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統的電動(dòng)電動(dòng)自行車(chē)充電站以及各個(gè)充電整法行不間斷地數據采集和監控，實(shí)時(shí)監控充電樁運行狀態(tài)，進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理，交易結算，資要管理、電能管理，明細查詢(xún)等。同時(shí)對充電機過(guò)溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過(guò)壓，欠壓，絕緣低各類(lèi)故障進(jìn)行預警；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶(hù)通過(guò)微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

5.2應用場(chǎng)所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區、實(shí)業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區等充電樁模式的充電基礎設施設計。

5.3系統結構

系統分為四層：

1）即數據采集層、網(wǎng)絡(luò )傳輸層、數據層和客戶(hù)端層。

2）數據采集層：包括電瓶車(chē)智能充電樁通訊協(xié)議為標準modbus-rtu。電瓶車(chē)智能充電樁用于采集充電回路的電力參數，并進(jìn)行電能計量和保護。

3）網(wǎng)絡(luò )傳輸層：通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò )將數據上傳至搭建好的數據庫服務(wù)器。

4）數據層：包含應用服務(wù)器和數據服務(wù)器，應用服務(wù)器部署數據采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站，數據服務(wù)器部署實(shí)時(shí)數據庫、歷史數據庫、基礎數據庫。

5）應客戶(hù)端層：系統管理員可在瀏覽器中訪(fǎng)問(wèn)電瓶車(chē)充電樁收費平臺。終端充電用戶(hù)通過(guò)刷卡掃碼的方式啟動(dòng)充電。

小區充電平臺功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實(shí)時(shí)監控、交易管理、故障管理、統計分析、基礎數據管理等功能，同時(shí)為運維人員提供運維APP，充電用戶(hù)提供充電小程序。

5.4安科瑞充電樁云平臺系統功能

5.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點(diǎn)分布情況，對設備狀態(tài)、設備使用率、充電次數、充電時(shí)長(cháng)、充電金額、充電度數、充電樁故障等進(jìn)行統計顯示，同時(shí)可查看每個(gè)站點(diǎn)的站點(diǎn)信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統一管理小區充電樁，查看設備使用率，合理分配資源。

5.4.2實(shí)時(shí)監控

實(shí)時(shí)監視充電設施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態(tài)、回路狀態(tài)、充電過(guò)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(hù)賬戶(hù)，對其進(jìn)行賬戶(hù)進(jìn)行充值、退款、凍結、注銷(xiāo)等操作，可查看小區用戶(hù)每日的充電交易詳細信息。

5.4.4故障管理

設備自動(dòng)上報故障信息，平臺管理人員可通過(guò)平臺查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理，同時(shí)運維人員可通過(guò)運維APP收取故障推送，運維人員在運維工作完成后將結果上報。充電用戶(hù)也可通過(guò)充電小程序反饋現場(chǎng)問(wèn)題。

5.4.5統計分析

通過(guò)系統平臺，從充電站點(diǎn)、充電設施、、充電時(shí)間、充電方式等不同角度，查詢(xún)充電交易統計信息、能耗統計信息等。

5.4.6基礎數據管理

在系統平臺建立運營(yíng)商戶(hù)，運營(yíng)商可建立和管理其運營(yíng)所需站點(diǎn)和充電設施，維護充電設施信息、價(jià)格策略、折扣、優(yōu)惠活動(dòng)，同時(shí)可管理在線(xiàn)卡用戶(hù)充值、凍結和解綁。

5.4.7運維APP

面向運維人員使用，可以對站點(diǎn)和充電樁進(jìn)行管理、能夠進(jìn)行故障閉環(huán)處理、查詢(xún)流量卡使用情況、查詢(xún)充電\充值情況，進(jìn)行遠程參數設置，同時(shí)可接收故障推送

5.4.8充電小程序

面向充電用戶(hù)使用，可查看附近空閑設備，主要包含掃碼充電、賬戶(hù)充值，充電卡綁定、交易查詢(xún)、故障申訴等功能。

5.5系統硬件配置

6結束語(yǔ)

充電基礎設施的不足、充電效率低下以及復雜的業(yè)務(wù)管理流程是智能充電樁設計與應用中的問(wèn)題與挑戰。通過(guò)加大基礎設施建設、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(wèn)題，提升充電體驗，促進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展。政府、企業(yè)和用戶(hù)之間的積極合作與共同努力將推動(dòng)充電行業(yè)走向更加可持續、高效的未來(lái)。

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