对于电动汽车直流与交流充电桩技术研究和应用

 

张继冬

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要： 随着全球对环境保护的日益重视和传统燃油汽车带来的能源危机，电动汽车作为一种绿色、环保的交通工具得到了快速发展。而充电桩作为电动汽车的重要配套设施，其技术研究和应用对于推动电动汽车的普及至关重要。本文对电动汽车直流与交流充电桩的技术进行了深入研究，包括工作原理、技术特点、应用场景等方面，并探讨了当前充电桩技术面临的问题及未来发展趋势。

1. 充电速度快：直流充电桩输出的是直流电，可以直接为电动汽车的动力电池充电，充电速度比交流充电桩快得多。一般情况下，直流充电桩可以在几十分钟内将电动汽车的电池充满。

2. 输出功率大：直流充电桩的输出功率一般在几十千瓦到上百千瓦之间，可以满足不同类型电动汽车的快速充电需求。

3. 体积较大：由于直流充电桩需要进行大功率的功率变换，其体积和重量相对较大，安装和维护成本较高。

1. 充电速度较慢：交流充电桩输出的是交流电，需要通过车载充电机进行转换，充电速度相对较慢。一般情况下，交流充电桩需要几个小时甚至十几个小时才能将电动汽车的电池充满。

2. 输出功率较小：交流充电桩的输出功率一般在几千瓦到十几千瓦之间，适用于家庭、单位等场所的慢充需求。

3. 体积较小：交流充电桩的体积和重量相对较小，安装和维护成本较低。

四、应用方案

 

图1 平台结构图

充电运营管理平台是基于物联网和大数据技术的充电设施管理系统，可以实现对充电桩的监控、调度和管理，提高充电桩的利用率和充电效率，提升用户的充电体验和服务质量。用户可以通过APP或小程序提前预约充电，避免在充电站排队等待的情况，同时也能为充电站提供更准确的充电需求数据，方便后续的调度和管理。通过平台可对充电桩的功率、电压、电流等参数进行实时监控，及时发现和处理充电桩故障和异常情况对充电桩的功率进行控制和管理，确保充电桩在合理的功率范围内充电，避免对电网造成过大的负荷。

五、安科瑞充电桩云平台具体的功能

平台除了对充电桩的监控外，还对充电站的光伏发电系统、储能系统以及供电系统进行集中监控和统一协调管理，提高充电站的运行可靠性，降低运营成本，平台系统架构如图2所示。

图2 充电桩运营管理平台系统架构

大屏显示：展示充电站设备统计、使用率排行、运营统计图表、节碳量统计等数据。

图3 大屏展示界面

站点监控：显示设备实时状态、设备列表、设备日志、设备状态统计等功能。

图4 站点监控界面

设备监控：显示设备实时信息、配套设备状态、设备实时曲线、关联订单信息、充电功率曲线等。

图5 设备监控界面

运营趋势统计：显示运营信息查询、站点对比曲线、日月年报表、站点对比列表等功能。

图6 运营趋势界面

收益查询：提供收益汇总、实际收益报表、收益变化曲线、支付方式占比等功能。

图7 收益查询界面

故障分析：提供故障汇总、故障状态饼图、故障趋势分析、故障类型饼图等功能。

图8 故障分析界面

订单记录：提供实时/历史订单查询、订单终止、订单详情、订单导出、运营商应收信息、充电明细、交易流水查询、充值余额明细等功能。

图9 订单查询界面

六、产品选型

安科瑞为广大用户提供慢充和快充两种充电方式，便携式、壁挂式、落地式等多种类型的充电桩，包含智能7kw/21kw交流充电桩，30kw直流充电桩，60kw/80kw/120kw/180kw直流一体式充电桩来满足新能源汽车行业快速、经济、智能运营管理的市场需求。实现对动力电池快速、高效、安全、合理的电量补给，同时为提高公共充电桩的效率和实用性，具有有智能监测：充电桩智能控制器对充电桩具备测量、控制与保护的功能；智能计量：输出配置智能电能表，进行充电计量，具备完善的通信功能；云平台：具备连接云平台的功能，可以实现实时监控，财务报表分析等等；远程升级：具备完善的通讯功能，可远程对设备软件进行升级；保护功能：具备防雷保护、过载保护、短路保护，漏电保护和接地保护等功能；适配车型：满足国标充电接口，适配所有符合国标的电动汽车，适应不同车型的不同功率。下面是具体产品的型号和技术参数。

 

七、现场图片

 

八、结论

直流充电桩的市场集中度较高，主要运营商达到85.2%，且公共直流的保有量持续增长，但占比有所下降。交流充电桩由于成本较低，易于普及推广，因此在小区、停车场等场所建设较为普遍。

随着电动汽车市场的持续扩大，直流充电和交流充电都将迎来更为广泛的应用。未来，随着技术的进步和成本的下降，二者在充电速度、智能化水平、成本效益等方面都将有所改善。同时，新的充电技术，如无线充电等也将逐步走向成熟，为电动汽车用户带来更多更便捷的选择。

作者介绍：

张继冬，男，现任职于安科瑞电气股份有限公司。