淺談智能小區(qū)汽車充電樁及收費管理云的應用

摘要：智能用電小區(qū)是國家電網(wǎng)為了研究智能電網(wǎng)智能用電的先進技術(shù)如何運用于居民區(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質(zhì)量而進行的一項嘗試。電動汽車作為智能用電小區(qū)建設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、維修及運行成本低等優(yōu)點，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。我國政府積極推進新能源汽車的應用與發(fā)展，充/換電站作為發(fā)展電動汽車所的重要配套基礎 設施，具有非常重要的社會效益和經(jīng)濟效益。電動汽車充電樁其功能類似于加油站里面的加油機，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。實現(xiàn)對動力電池快速、安全、合理的電量補給是電動汽車充電器設計的基本原則。

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，用戶可自助刷卡進行用戶鑒權(quán)、余額查詢、計費查詢等功能，也可提供語音輸出接口，實現(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 ：包括按時計費充電、按電量充電、自動充滿、按里程充電等。

電動汽車充電機控制器與集中器利用CAN總線進行數(shù)據(jù)交互，集中器與服務器平臺利用有線互聯(lián)網(wǎng)或無線GPRS網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)交互，為了安全起見，電量計費和金額數(shù)據(jù)實現(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)、預測動力電池的電池容量(SOC)和相應的剩余行駛里程，進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。

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

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不同 的充電要求?？砂窗惭b方式、安裝地點、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，正因為這樣，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，做好預測 ，提前介入，當然 這要在政府支持，小區(qū)物業(yè)配合的前提下，按照充電樁的實際負 荷合理配備公用變壓器 ，實施一樁一表。

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 汽車充電機產(chǎn)生的諧波電流中檢測出諧波電流分量，由補償裝置產(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)響應速度快，補償功能多樣化，可削弱閃變并補償無功的特點，且其補償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響，由自身運算與控制電路來決定。

4.3 在小區(qū)原有供配電設備基礎上發(fā)展充電樁

原有小區(qū)在初建期間，配電設施一般考慮小區(qū)住戶，小區(qū)配套公用設施的用電，變壓器的負荷率一般都已達到80%左右，在 此基礎上增加充電樁用電，顯然不夠用，因為電動車充電樁每一個樁一般容量都在7千瓦以上，有的快速充電樁需用功率達到30千瓦。如果按此計算，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點以后是谷段電價，價格便宜，充電的時間當然是在這一時間段充電，因此，小區(qū)充電樁的負荷利用率會很高的，而這個負荷是原有小區(qū)供配電設備無法承受的。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)需用負荷申請增容。

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的方式進行對電動汽車充電，和手機的無線充電工作原理是一樣的。但是目 前應用廣的還是接觸式的充電樁，因為這種方式的充電樁的經(jīng)濟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用就實現(xiàn)智能化，通過對充電設備的電池進行智能識別，然后控制相應的充電電壓、電流，使充電效率得到很大的提高，也保證了設備的安全性。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，因為時間如果太長，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。