淺談電動汽車充電樁電能計量系統(tǒng)的主要問題

王蘭

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：隨著電動汽車的普及，電動汽車充電樁的電能計量成為了一個重要的問題。然而，電能計量中存在著很多問題，如計量誤差、計量不穩(wěn)定、計量標準不統(tǒng)一等，這些問題嚴重影響了充電樁的計量精度和公平性。本文將從計量誤差、計量不穩(wěn)定和計量標準不統(tǒng)一等方面，對電動汽車充電樁電能計量中存在的問題進行分析，以期為電動汽車充電樁的規(guī)范化和標準化提供參考。

關鍵詞：電動汽車充電樁；電能計量；問題分析

0引言

隨著電動汽車的快速發(fā)展，電動汽車充電樁的建設成為了一個重要的問題。然而，充電樁的電能計量問題一直是一個備受關注的話題。電動汽車充電樁電能計量問題的存在，會嚴重影響用戶的充電體驗，甚至會引發(fā)用戶不滿和投訴。此外，不規(guī)范的充電樁設計也會影響電動汽車市場的健康發(fā)展，損害相關企業(yè)和消費者的利益。本文將從充電樁設計、類型和環(huán)境因素等方面，對電動汽車充電樁電能計量中存在的問題進行分析。

1電動汽車充電樁概述

電動汽車充電樁是為電動汽車提供充電服務的設備，其作用類似于傳統(tǒng)燃油車加油站。電動汽車充電樁通常由充電樁本體和充電槍兩部分組成。充電樁本體負責供電和控制，而充電槍則負責將電能傳輸到電動汽車中。下面對電動汽車充電樁的概述進行詳細介紹：

1.1充電樁類型

根據不同的充電速度和電力輸出，電動汽車充電樁可以分為三種類型：直流充電樁、交流快充樁和交流慢充樁。直流充電樁（DC充電樁）可以提供高功率的電流輸出，可以在短時間內快速充電電池。直流充電樁一般可分為50kW、100kW、120kW等多種規(guī)格，其中120kW為目前市場上較高功率的充電樁。交流快充樁（AC快充樁）是一種可提供快速充電的交流充電樁，輸出功率一般在20-40kW之間。交流快充樁需要接入三相電網，適用于商業(yè)區(qū)、居住區(qū)、停車場等需要快速充電的場所。交流慢充樁（AC慢充樁）是一種適用于家庭和居住區(qū)的交流充電樁，輸出功率一般在3-7kW之間，可以滿足日常充電需求。

1.2充電樁接口

電動汽車充電樁接口分為國際接口和國內接口兩種。國際接口分為CHAdeMO和CCS兩種，其中CHAdeMO主要用于日本的電動汽車，CCS則是歐洲和美國電動汽車的主要接口。國內接口主要是由中國自主品牌打造的GB/T接口。

2電動汽車充電樁的主要電能計量問題

精度問題：電能計量的精度是電動汽車充電樁中基本的要求之一。然而，由于電能計量設備的精度存在差異，以及環(huán)境因素（如溫度、電壓波動等）的影響，導致實際充電量與計量結果存在偏差，這將直接影響到用戶的充電費用。

測量誤差：電能計量器的測量誤差是電能計量問題中的另一個關鍵因素。測量誤差是指電能計量器測量結果與實際充電量之間的差異。由于電能計量器的特性以及使用環(huán)境的影響，測量誤差往往難以避免，但是應該保證測量誤差的范圍在合理范圍內。

計費標準：電動汽車充電樁的計費標準通常按照充電量或充電時間計費。然而，在不同的地區(qū)和場所，計費標準可能存在差異，這將導致用戶的充電費用存在不確定性。

安全性問題：由于電能計量設備涉及到電氣安全問題，因此電動汽車充電樁的電能計量器需要符合相應的安全標準和規(guī)定。此外，還需要采取相應的防護措施，以避免電能計量器被惡意破壞和篡改。

3充電樁計量監(jiān)測中受到的影響

3.1環(huán)境因素

充電樁計量監(jiān)測中受到的環(huán)境因素主要包括溫度、濕度、空氣質量等，具體影響如下：溫度：溫度是充電樁計量監(jiān)測中常見的環(huán)境因素之一。溫度的變化會導致電能計量器的精度發(fā)生變化，從而影響充電樁的計量準確性。通常情況下，電能計量器的精度隨溫度的升高而下降，因此在設計充電樁和選擇計量器時需要充分考慮溫度因素對計量器精度的影響。濕度：濕度也會對電能計量器的精度產生影響。當濕度較高時，計量器可能會出現漏電等現象，從而導致計量誤差的發(fā)生。因此，在設計充電樁和選擇計量器時，需要考慮濕度因素對計量器精度的影響?？諝赓|量：空氣質量也會影響充電樁計量監(jiān)測的精度。例如，空氣中的塵埃、氣體等雜質可能會對計量器的部件產生影響，從而影響計量器的精度和準確度。在實際應用中，需要采取一些措施，如對充電樁進行定期清潔，以減少環(huán)境因素對計量器的影響。另外，光照也會對計量器的精度產生一定的影響。特別是在充電樁的室外安裝和使用時，陽光直射可能會導致計量器的溫度升高，從而影響計量器的精度和準確度。

3.2充電樁類型

充電樁類型是影響充電樁計量監(jiān)測的另一個重要因素。不同類型的充電樁具有不同的充電方式、充電功率等特點，因此會對計量監(jiān)測產生不同的影響。以下是不同類型充電樁在計量監(jiān)測方面的影響：慢充電樁：慢充電樁一般采用交流充電方式，充電功率相對較低。在計量監(jiān)測方面，慢充電樁的精度相對較高，但充電時間較長，需要較長的計量監(jiān)測時間才能夠得出準確的充電量數據?？斐潆姌叮嚎斐潆姌兑话悴捎弥绷鞒潆姺绞剑潆姽β氏鄬^高。在計量監(jiān)測方面，快充電樁的充電量數據可以在短時間內得到，但是由于快充電樁充電過程中存在較大的電壓和電流波動，因此計量精度相對較低。超級充電樁：超級充電樁是一種集快充和慢充充電模式于一體的充電設備。在計量監(jiān)測方面，超級充電樁的精度相對較高，充電速度較快，適合用于一些特定的充電場景。除了充電方式和充電功率之外，充電樁的電能計量器類型和安裝位置也會對計量監(jiān)測產生影響。例如，有些充電樁采用電能表和電流互感器進行計量監(jiān)測，而有些充電樁則采用電子電能計量器進行計量監(jiān)測。此外，充電樁的安裝位置也會影響計量精度，例如在環(huán)境條件下的充電樁安裝需要采取相應的措施以減小環(huán)境因素對計量精度的影響。

3.3充電樁設計

充電樁的充電插座設計：充電插座是電動汽車與充電樁進行電能傳輸的重要接口，插座設計合理與否直接關系到充電樁計量監(jiān)測的準確性。在設計充電插座時，需要考慮插座接觸面積、插座與連接器之間的距離和松緊度等因素，以確保充電時能夠獲得穩(wěn)定的電流和電壓信號。

充電樁的電纜設計：電纜是充電樁和電動汽車之間傳輸電能的關鍵部分。在設計充電樁的電纜時，需要考慮電纜的長度、電阻和電容等因素，以確保在充電過程中能夠獲得準確的電流和電壓數據。

充電樁的系統(tǒng)設計：充電樁在高功率充電時會產生較大的熱量，為了保證充電樁的穩(wěn)定工作，一些充電樁配備了系統(tǒng)。在設計系統(tǒng)時，需要考慮系統(tǒng)的散熱效率和穩(wěn)定性，以確保充電樁在高功率充電時能夠穩(wěn)定運行，并減少溫度對計量精度的影響。

4安科瑞充電樁收費運營云平臺

4.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營云平臺系統(tǒng)通過物聯網技術對接入系統(tǒng)的電動電動自行車充電站以及各個充電整法行不間斷地數據采集和監(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，交易結算，資要管理、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、4G或WIFI等方式接入互聯網，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

4.2應用場所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎設施設計。

4.3系統(tǒng)結構

4.3.1系統(tǒng)分為四層：

1）即數據采集層、網絡傳輸層、數據中心層和客戶端層。

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

3）網絡傳輸層：通過4G網絡將數據上傳至搭建好的數據庫服務器。

4）數據中心層：包含應用服務器和數據服務器，應用服務器部署數據采集服務、WEB網站，數據服務器部署實時數據庫、歷史數據庫、基礎數據庫。

5）應客戶端層：系統(tǒng)管理員可在瀏覽器中訪問電瓶車充電樁收費平臺。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動充電。

小區(qū)充電平臺功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實時監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計分析、基礎數據管理等功能，同時為運維人員提供運維APP，充電用戶提供充電小程序。

4.4安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能

4.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點分布情況，對設備狀態(tài)、設備使用率、充電次數、充電時長、充電金額、充電度數、充電樁故障等進行統(tǒng)計顯示，同時可查看每個站點的站點信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統(tǒng)一管理小區(qū)充電樁，查看設備使用率，合理分配資源。

4.4.2實時監(jiān)控

實時監(jiān)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)、充電過程中的充電電量、充電電壓/電流，充電樁告警信息等。

4.4.3交易管理

平臺管理人員可管理充電用戶賬戶，對其進行賬戶進行充值、退款、凍結、注銷等操作，可查看小區(qū)用戶每日的充電交易詳細信息。

4.4.4故障管理

設備自動上報故障信息，平臺管理人員可通過平臺查看故障信息并進行派發(fā)處理，同時運維人員可通過運維APP收取故障推送，運維人員在運維工作完成后將結果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現場問題。

4.4.5統(tǒng)計分析

通過系統(tǒng)平臺，從充電站點、充電設施、、充電時間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統(tǒng)計信息、能耗統(tǒng)計信息等。

4.4.6基礎數據管理

在系統(tǒng)平臺建立運營商戶，運營商可建立和管理其運營所需站點和充電設施，維護充電設施信息、價格策略、折扣、優(yōu)惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、凍結和解綁。

4.4.7運維APP

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

4.4.8充電小程序

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

4.5系統(tǒng)硬件配置

5結語

目前，電動汽車充電樁的電能計量中存在多個問題，包括環(huán)境因素、充電樁類型、充電樁設計、電能計量器的準確性等方面。這些問題可能導致充電樁計量不準確，影響電動汽車用戶的充電體驗和運營商的經濟利益。為了解決這些問題，需要制定相關的技術標準和監(jiān)管政策，加強對充電樁的質量監(jiān)督和計量監(jiān)測，提高電能計量器的準確性和穩(wěn)定性，并采取適當的措施減少環(huán)境因素對計量的影響。

參考文獻

[1]張相杰,呂巖,王洪巖.電動汽車充電樁電能計量中的問題分析[J].內燃機與配件,2021(22):184-185.

[2]龔丹,李珺,余執(zhí)剛,楊冉冉,衡大菊,張闖.非車載充電機高精度電能計量研究與應用[J].電測與儀

表,2021,58(10):158-163.DOI:10.19753/j.issn1001-1390.2021.10.024.

1. 馬志強.電動汽車直流充電計量研究及計量模塊設計[D].重慶大學,2017.

2. 李麗娟,姚姣,陳賜,王樂.電動汽車充電樁電能計量中的問題分析.

3. 安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊.2022.05版.