淺談電動汽車充電樁及收費管理云平臺建設現(xiàn)狀與發(fā)展問題

 安科瑞 陳怡錦

安科瑞電氣股份有限公司 上?？偛?/span>

摘要：汽車“新四化”背景下，電動汽車的銷量不斷提高，在很大程度上緩解了能源危機與環(huán)境污染問題，但因電動汽車續(xù)航受限， 電動汽車的普及率與充電樁的建設與運營情況有密切關系。本文介紹了國內(nèi)充電樁建設現(xiàn)狀，分析了目前市場上充電樁的發(fā)展問題，給出科學合理的充電樁運維及安全管理建議，以供參考。

關鍵詞：電動汽車；充電樁；建設現(xiàn)狀；發(fā)展問題；運維建議

0引言

          2015年以來，我國電動汽車產(chǎn)銷量穩(wěn)步增長，如圖 1，但是充電樁的發(fā)展速度與電動汽車的發(fā)展速度不能很好地匹配，導致我國電動汽車難以普及。在充電樁的建設和管理運行過程中，會出現(xiàn)各種各樣的問題，特別是運維問題及安全問題。本文從技術(shù)角度出發(fā)分析了電動汽車充電樁存在的運維問題及安全問題，以幫助相關部門了解電動汽車充電樁的發(fā)展中的主要問題。同時本文還針對性地提出電動汽車充電樁在運維與安全管理方面的改善措施，以供行業(yè)參考，努力提高電動汽車的使用便利性與安全性。

圖 1 2015-2020 年中國新能源汽車銷量

充電樁建設現(xiàn)狀

   充電樁，是用來給電動汽車充電的設備。它的功能類似于加油站里的加油機，可以固定在地面或墻壁，多安裝在公共建筑停車場、居民小區(qū)車位或充電站內(nèi)?？筛鶕?jù)不同的電壓等級為各種型號的電動汽車充電。主要分為交流樁和直流樁，交流樁電壓低、充電速度慢，俗稱慢充。直流樁電壓較高、充電速度快，俗稱快充。（圖 2）

圖 2 國標交流與直流接口的針腳布置及定義

   近幾年，充電樁的數(shù)量也在逐漸增多，如圖 3 所示。 2020 年，我國車樁比達到 2.9:1，較 2015 年的 7.8:1 已經(jīng)有大幅的提升。但仍然遠遠無法滿足用戶要求，充電樁數(shù)量的不足及充電速度不夠快是影響用戶充電需求的兩大問題，已經(jīng)成為了遏制產(chǎn)業(yè)發(fā)展的阻力之一，從這點來看，加大充電設施的建設力度與速度，是促進新能源汽車行業(yè)發(fā)展的有效手段之一。

圖 3 2015-2020 年中國車樁比

2充電樁現(xiàn)存問題分析

   國內(nèi)目前現(xiàn)有充電樁數(shù)量逐年增加，車樁比逐年降低，但是目前依然還存在很多問題，如運維“掉線”、安全管理不到位等，都在不同程度上影響了電動汽車車主的使用體驗，阻礙了電動汽車的廣泛普及。

2.1 充電樁運維“掉線”

   近年來，在店慶汽車快速發(fā)展的大背景下，各地重視配套設施的同步建設，充電樁建設速度逐步加快。部分地方，早年建設的慢充樁漸漸閑置，有的常年不用淪為擺設，有的缺乏運維處于“掉線”狀態(tài)。在G98環(huán)島高速公路東線，瓊海至三亞的7個服務區(qū)中，有5個服務區(qū)充電樁“停擺”，甚至有兩個壓根兒沒有安裝。幾百公里的高速路上，竟然一樁難尋；充電樁數(shù)量漂亮，實際卻成為“僵尸樁”，資源被閑置浪費，不禁讓人疑問，管理何在，維護何在？充電樁建成后就任其自生自滅，不再管理，這讓新能源車主非常無奈且失望。充電樁淪為“僵尸樁”，暴露出相關方“重建輕管”的問題。該現(xiàn)象向人們敲響警鐘，充電樁不能只是一建了之。不管是服務區(qū)，還是安裝公司，都應該履行好自己的職責，在積極溝通中解決各類問題，確保充電樁正常運行。就服務區(qū)而言，需做好場地提供、巡查報修等方面的保障；而安裝公司既然承擔養(yǎng)護任務，就當重信守諾，至于其中出現(xiàn)的盈利點低等問題，管理部門當及時跟進，甚至在前期可通過加大補貼的方式激發(fā)維修運營的積極性。

   本論文通過調(diào)研走訪20位新能源車主，調(diào)研車主對自家周邊充電配套設施建設的滿意程度（如圖 4），發(fā)現(xiàn)大多數(shù)車主對于充電問題依然心存憂慮，期待充電便利性能得到大幅改善。其中，對周邊充電配套設施滿意的占25%，較滿意的占30%，不太滿意的的45%，從數(shù)據(jù)可看出，接近一半的人對于周邊配套設施的配套使用體驗不好，這在很大程度上影響了電動汽車的普及。

圖 4 車主滿意度調(diào)查

   通過進一步走訪這部分對周邊配套設施不滿意的車主，較多車主反映周邊的很多充電樁都淪為擺設，沒有定期維護，利用率不高，甚至有車主需要舍近求遠去充電，給用車造成不便。充電樁的運維“掉線”給車主帶來了非常不好的使用體驗，這應引起相關部門高度重視，盡快改善運維工作，降低“僵尸”充電樁的占比。

2.2 充電樁安全隱患多

   目前我國的充電樁主要有室外充電樁及室內(nèi)充電樁兩大類。室外充電樁多為公共充電樁、室內(nèi)充電樁多為私人充電樁。室外充電樁的問題更多，主要原因在于受自然環(huán)境的影響，室外充電樁更容易出現(xiàn)線路老化、漏電，同時室外充電樁接觸人員較多，因此對于室外充電樁的安全等 級要求要更高。室內(nèi)充電樁多為私人充電樁，大都位于地下車庫、私人車庫，由于其所處位置空間狹小，車輛密集，一旦發(fā)生火災很容易造成連鎖事故?？傊?，不管是何種充電樁，其位置均在人員密集場所，加之充電樁供不應求，充電現(xiàn)場擁擠，一旦發(fā)生安全事故很容易釀成大禍。充電樁的安全隱患主要有以下三種：

2.2.1 充電樁絕緣異常

   充電樁的金屬外殼、刷卡及按鍵部位旁的金屬部件等易接觸部件存在漏電情況時，使用者操作充電樁時，刷卡過程中可能會導致觸電。

2.2.2 充電槍電子鎖未鎖緊

   充電槍是使用者在充電時常接觸的部件，它的使用方法類似于普通汽車的加油槍。為了防止使用者在充電時拔槍觸電，充電樁需要在內(nèi)部設置電子鎖監(jiān)測充電狀態(tài)。若充電樁的充電槍鎖緊功能失效無法鎖緊，當使用者可直接拔掉充電槍時，充電槍帶高壓電，風險是致命的。

2.2.3 充電樁零部件防銹功能差

   對于安裝在室外的充電樁而言，要防止金屬部件生銹，因為生銹會增加使用者觸電的風險。充電樁生銹后，生銹面積會逐漸擴大，整個金屬框的強度有也會因為生銹而導致下降；另外，生銹會導致出現(xiàn)腐蝕，腐蝕形成穿洞，這些都會增加使用者的觸電風險。

2.3 充電事故易發(fā)

   電動汽車發(fā)展期間，從研發(fā)、測試到生產(chǎn)，安全一直各方強調(diào)的重中之重，然而充電安全事件仍然時有發(fā)生，導致消費者無法放下對電動汽車的安全擔憂。充電樁相關的安全事故，主要原因有以下三點。

2.3.1 自然環(huán)境影響

   室外充電樁受自然環(huán)境影響較大，長期使用中，雨雪天氣、刮風、溫度等環(huán)境因素均會對充電樁造成一定程度的損壞，充電樁屬于高壓電力設備，充電樁受損可能造成絕緣失效，絕緣出現(xiàn)問題會引發(fā)人員觸電。

2.3.2 管理工作不到位

   國內(nèi)絕大多數(shù)城市還處在電動汽車的快速發(fā)展期，電動汽車充電樁建設還處于一個不太成熟的階段，管理模式也不夠成熟。目前國家發(fā)布的行業(yè)標準涵蓋充電樁等充電設備的運營技術(shù)標準，但是充電現(xiàn)場的安全性并不是技術(shù)性要求。管理不到位會造成安全事件的多發(fā)，所以充電樁的安全管理還需要進一步探索改進。

2.3.3 監(jiān)管維護不到位

   室外充電樁因受影響因素較多，使用人員多樣化，使用頻率高，出現(xiàn)損壞的概率較大。設備遭到損壞后，若監(jiān)管工作不到位，沒有及時進行維護，就會出現(xiàn)安全隱患。如充電樁絕緣失效會引發(fā)人員觸電，更有嚴重者可能造成火災，危機多人。

3充電樁運維管理建議

   在加緊建設充電樁的過程中，既要保證車樁比的匹配，更要保證車樁比成為真正的車樁比，充電樁要建好，更要管好。

圖 5 充電樁管理建議

3.1 常規(guī)檢查維護要重視

   充電設施集成化、模塊化、智能化，要想做好充電樁的運維工作，就對運維管理人員進行全系統(tǒng)的培訓，達到能及時處理突發(fā)問題和設備隱患等，從而不斷積累運維經(jīng)驗，提高客戶服務和運維檢修技能水平。充電樁屬于高壓電力設備，維護掉以輕心，一不小心可能釀成大禍。所以須每日對重要項目細心檢查，包括交流電源及設備、充電樁外觀檢查、充電前檢測、充電中檢測、充電完成后電子槍的檢測等。日常的檢查維護工作落到實處，工作做細，責任到人，不能虛喊口號，這樣才能盡可能地降低充電事故的發(fā)生概率。

3.2 安全工作落到實處

3.2.1 安全教育及宣傳工作要到位

   安全問題牢記在心，時刻不忘。充電樁旁邊要張貼高壓警示標志，以提醒使用人員注意安全，謹慎操作。相關工作人員的安全教育必須落到實處，定期對工作人員進行電氣安全知識及安全操作進行培訓，普及電氣安全知識，提高工作人員的安全操作能力；且嚴格把控工作人員的資質(zhì)，對于工作中需進行電氣操作的人員，要求取得相應的資質(zhì)證書，方可持證上崗。

3.2.2 安全隱患定期要排查

   防患于未然，室外充電樁長期暴露在自然環(huán)境中，因環(huán)境復雜多變，充電樁使用頻率較高，接觸人員也多樣化，導致安全隱患也較多。因此，定期對充電樁進行專業(yè)檢查，深度排查安全隱患，預防安全事故。針對安全隱患的排查要專門制定相應制度，實行排班制，責任明確到人，使工作人員從內(nèi)心高度重視排查工作，同時要定期考核工作人員的專業(yè)知識和安全操作能力，以確保排查的專業(yè)性、有效性，避免出現(xiàn)安全事故。

3.2.3 安全防護裝備要齊全

   充電樁屬于高壓電力設備，相關的工作涉及高壓。充電站需配齊相應的安全防護裝備，如絕緣手套、絕緣地毯、絕緣靴子等，以保證相關人員的安全；另外，所有充電樁加防雨頂棚，并加裝攝像頭，24小時監(jiān)控充電樁工作過程，加強充電樁管理控制水平及效率。安全有效地管理充電樁，需要靠多方面的工作。安全教育及宣傳工作、隱患的定期排查、防護裝備的準備等方面要同事重視，同時做到位，方可低程度地降低事故率。

4安科瑞充電樁收費運營云平臺

4.1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)，進行充電服務、支付管理，交易結(jié)算，資源管理、電能管理、明細查詢等，同時對充電機過溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過壓、欠壓、絕緣低各類故障進行預警；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶通過微信、支付寶、云閃付掃碼充電。

4.2應用場合

   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、高速服務區(qū)、公寓寫字樓等場合。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

   現(xiàn)場設備層：連接于網(wǎng)絡中的各類傳感器，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、電氣火災探測器、限流式保護器、煙霧傳感器、測溫裝置、智能插座、攝像頭等。

   網(wǎng)絡通訊層：包含現(xiàn)場智能網(wǎng)關、網(wǎng)絡交換機等設備。智能網(wǎng)關主動采集現(xiàn)場設備層設備的數(shù)據(jù)，并可進行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲，并通過網(wǎng)絡把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務器，智能網(wǎng)關可在網(wǎng)絡故障時將數(shù)據(jù)存儲在本地，待網(wǎng)絡恢復時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務器端數(shù)據(jù)不丟失。

   平臺管理層：包含應用服務器和數(shù)據(jù)服務器，完成對現(xiàn)場所有智能設備的數(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用。

4.4平臺功能描述

4.4.1充電服務

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

4.4.2首頁總覽

   總覽當日、當月開戶數(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，以及相應的環(huán)比增長和同比增長以及樁、站分布地圖導航、本月充電統(tǒng)計。

4.4.3交易結(jié)算

   充電價格策略管理，預收費管理，賬單管理，營收和財務相關報表。

4.4.4故障管理

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

4.4.5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。

4.4.6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。

4.4.7APP、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，即可進行充電。

4.4.8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。

5選型配置

6結(jié)語

   隨著電動汽車的推廣普及，充電樁等配套設施逐漸走進人們的生活。充電樁的安全管理不僅僅技術(shù)問題，而是復雜的管理問題，這也是許多充電現(xiàn)場安全事故的重要原因。特別是在電氣環(huán)境較為復雜的商城地下車庫以及公交車充電場，充電現(xiàn)場的安全問題屢見報端。通過對這些安全事故進行綜合分析發(fā)現(xiàn)，電動汽車充電現(xiàn)場的安全問題可以分為技術(shù)問題和管理問題，技術(shù)問題需要技術(shù)部門解決，這些問題無法一蹴而就。但是管理上的問題可以通過加強監(jiān)督、規(guī)范操作的方法來解決。解決電動汽車充電現(xiàn)場的安全隱患能夠有效避免人民人身財產(chǎn)的損失。

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[6]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06.

作者介紹

陳怡錦，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事汽車充電樁及云平臺的研發(fā)與應用。手機:13774413253（微信同號）