淺談智能小區(qū)汽車充電樁及收費(fèi)管理云的應(yīng)用

摘要：智能用電小區(qū)是國家電網(wǎng)為了研究智能電網(wǎng)智能用電的先進(jìn)技術(shù)如何運(yùn)用于居民區(qū)，提高人民的生活水平，提高電網(wǎng)智能化水平以及提升用電服務(wù)質(zhì)量而進(jìn)行的一項(xiàng)嘗試。電動汽車作為智能用電小區(qū)建設(shè)的一個組成部分同樣也逐漸被納入發(fā)展規(guī)劃，并且有著廣闊的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：智能小區(qū)；電動汽車；充電樁；發(fā)展

1 電動汽車充電站介紹

電動汽車具有無(低)污染物律放、噪音低、能效高、維修及運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，推動電動汽車替代燃油汽車將是緩解大氣環(huán)境污染和能源緊缺的有效方式之一。我國政府積極推進(jìn)新能源汽車的應(yīng)用與發(fā)展，充/換電站作為發(fā)展電動汽車所的重要配套基礎(chǔ) 設(shè)施，具有非常重要的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。電動汽車充電樁其功能類似于加油站里面的加油機(jī)，可以固定在地面或墻壁，安裝于公共建筑(商場、寫字樓、公共停車場等)和居民小區(qū)停車場或充電站內(nèi)，可以根據(jù)不同的電壓等級為各種型號的電動汽車充電。電動 汽車充電樁作為電動汽車的能量補(bǔ)給裝置，其充電性 能關(guān)系到電池組的使用壽命、充電時間。實(shí)現(xiàn)對動力電池快速、安全、合理的電量補(bǔ)給是電動汽車充電器設(shè)計(jì)的基本原則。

2 充電樁的原理簡述

整體系統(tǒng)由四部分組成：電動汽車充電樁、集中器、電池管理系統(tǒng)系統(tǒng)(BMS)、充電管理服務(wù)平臺。電動汽車充電樁的控制電路主要由嵌入式ARM處理器完成，用戶可自助刷卡進(jìn)行用戶鑒權(quán)、余額查詢、計(jì)費(fèi)查詢等功能，也可提供語音輸出接口，實(shí)現(xiàn)語音交互。用戶可根據(jù)液晶顯示屏指示選擇4種充電模式 ：包括按時計(jì)費(fèi)充電、按電量充電、自動充滿、按里程充電等。

電動汽車充電機(jī)控制器與集中器利用CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，集中器與服務(wù)器平臺利用有線互聯(lián)網(wǎng)或無線GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，為了安全起見，電量計(jì)費(fèi)和金額數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)安全加密。

電池管理系統(tǒng)系統(tǒng)(BMS)的主要功能是監(jiān)控電池的工作狀態(tài)(電池的電壓、電流和溫度)、預(yù)測動力電池的電池容量(SOC)和相應(yīng)的剩余行駛里程，進(jìn)行電池管理以避免出現(xiàn)過放電、過充、過熱和單體電池之間電壓嚴(yán)重不平衡現(xiàn)象，利用電池存儲能力和循環(huán)壽命。

充電服務(wù)管理平臺主要有三個功能：充電管理、充電運(yùn)營、綜合查詢。充電管理對系統(tǒng)涉及到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中式管理，如電動汽車信息、電池信息、用戶卡信息、充電樁信息：充電運(yùn)營主要對用戶充電進(jìn)行計(jì)費(fèi)管理；綜合查詢指對管理及運(yùn)營的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析查詢。

3 充電樁的種類

充電樁的安裝也分有很多的方式，不同的安裝方式適應(yīng)不同 的充電要求。可按安裝方式、安裝地點(diǎn)、充電方式的不同劃分，這么多種充電方式可以在電動車充電時提供莫大的方便。安裝方式劃分，可分為落地式充電樁和掛壁式充電樁兩種不 同的充電樁。按安裝地點(diǎn)劃分，可分為公共充電樁、專用充電樁和自用充 電樁三種不同的充電樁。按充電方式劃分，可分為直流式充電樁和交流式充電樁兩種不同的充電樁。

直流式電動汽車充電樁是固定安裝在電動汽車外，與交流電網(wǎng)連接，輸入電壓采用三相四線 AC380V±15%，頻率50Hz，輸出為可調(diào)直流電，可直接為電動汽車的動力電池充電。據(jù)大家所知，直流充電樁是采用三相四線制供電的方式，有充足的功率，而且直流充電樁輸出的電壓和電流可調(diào)整范圍較寬，正因?yàn)檫@樣，所以直流充電樁是典型的“快充"。交流充電樁固定安裝在電動汽車外、與交流電網(wǎng)連接 ，但它只提供電力輸出，沒有充電功能，充電式連接車載充電機(jī)才能為電動汽車充電，是典型的“慢充"。在現(xiàn)在的市場上，直流電源的制作成本較昂貴，所以價格明顯高于交流充電樁。

4 解決充電樁智能小區(qū)用電的供電方案

4.1 在小區(qū)發(fā)展公網(wǎng)變壓器，解決小區(qū)充電樁用電問題

根據(jù)小區(qū)電動汽車的發(fā)展前景，做好預(yù)測 ，提前介入，當(dāng)然 這要在政府支持，小區(qū)物業(yè)配合的前提下，按照充電樁的實(shí)際負(fù) 荷合理配備公用變壓器 ，實(shí)施一樁一表。

4.2 采用APF有源電力濾波器

將有源電力濾波器用于充電站諧波治理的基本思想是從電動 汽車充電機(jī)產(chǎn)生的諧波電流中檢測出諧波電流分量，由補(bǔ)償裝置產(chǎn)生一個與該分量大小相等而極性相反的電流分量去抵消它，從而使得流入電網(wǎng)的電流中只含有基波分量。APF裝置具有動態(tài)響應(yīng)速度快，補(bǔ)償功能多樣化，可削弱閃變并補(bǔ)償無功的特點(diǎn)，且其補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響，由自身運(yùn)算與控制電路來決定。

4.3 在小區(qū)原有供配電設(shè)備基礎(chǔ)上發(fā)展充電樁

原有小區(qū)在初建期間，配電設(shè)施一般考慮小區(qū)住戶，小區(qū)配套公用設(shè)施的用電，變壓器的負(fù)荷率一般都已達(dá)到80%左右，在 此基礎(chǔ)上增加充電樁用電，顯然不夠用，因?yàn)殡妱榆嚦潆姌睹恳粋€樁一般容量都在7千瓦以上，有的快速充電樁需用功率達(dá)到30千瓦。如果按此計(jì)算，一個小區(qū)100個車位就需要3000千瓦，且充電時間一般都會集中在夜間，一方面晚上停到車位上就是充電的好的時間，其次23點(diǎn)以后是谷段電價，價格便宜，充電的時間當(dāng)然是在這一時間段充電，因此，小區(qū)充電樁的負(fù)荷利用率會很高的，而這個負(fù)荷是原有小區(qū)供配電設(shè)備無法承受的。因此要解決小區(qū)停車位充電樁的用電問題，還是要考慮專變供電，才能解決。其第一種方式就是由小區(qū)物業(yè)出面，根據(jù)需用負(fù)荷申請?jiān)鋈荨?/p>

5 充電樁技術(shù)的趨勢是智能化

要想解決充電樁安裝困難的原因就對充電樁的工作原理和核心技術(shù)進(jìn)行一定程度地了解。我國現(xiàn)在可見的充電樁一般按照充電方式的不同可以分為兩種：接觸式充電樁和非接觸式的充電樁。非接觸式充電樁的工作原理就是通過磁場感應(yīng)的方式進(jìn)行對電動汽車充電，和手機(jī)的無線充電工作原理是一樣的。但是目 前應(yīng)用廣的還是接觸式的充電樁，因?yàn)檫@種方式的充電樁的經(jīng)濟(jì)性和功率性是好于非接觸式的充電樁。充電樁要想得到廣泛應(yīng)用就實(shí)現(xiàn)智能化，通過對充電設(shè)備的電池進(jìn)行智能識別，然后控制相應(yīng)的充電電壓、電流，使充電效率得到很大的提高，也保證了設(shè)備的安全性。充電樁的智能化是靠相關(guān)的研發(fā)人員在研發(fā)時對其進(jìn)行程序的編寫，保證充電樁的智能化，使時間得到合理的控制，因?yàn)闀r間如果太長，一般人就會沒有耐心等待了，所以這也是充電樁技術(shù)研發(fā)時需要考慮的問題。