摘 要：闡述了電動汽車充電基礎設施發(fā)展存在的問題，從設計和開發(fā)電動汽車充電樁智能管理系統(tǒng)、構建電動汽車充電服務一體化平臺、探索電動汽車充電基礎設施的運營模式、加強電動汽車充電一體化安全預警防護等不同角度，探討了電動汽車充電設施互聯(lián)互通關鍵技術的應用情況，對于加速推進電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展和促進充電基礎設施長效運轉具有重要意義。

關鍵詞：電動汽車;充電基礎設施;互聯(lián)互通;關鍵技術

0 引言

電動汽車基本實現(xiàn)了零排放，是“以電代油”戰(zhàn)略實施的重要舉措，對于提高我國能源安全、應對氣候變化、改善環(huán)境起著重要作用。本文重點探討電動汽車充電基礎設施的統(tǒng)籌規(guī)劃與實施，從不同角度分析電動汽車充電基礎設施應用的互聯(lián)互通關鍵技術，以更好地減少汽車尾氣排放，優(yōu)化能源結構，實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。

1 電動汽車充電基礎設施概述

電動汽車是以車載電源為驅動的交通工具，采用以整車充電的集中充電方式，電動汽車的充電基礎設施根據(jù)充電樁連接電源電流和功率的不同，分為直流快充和交流慢充兩種模式?！蛾P于加快電動汽車充電基礎設施建設的指導意見》（國辦發(fā)〔2015〕73號）中提出，到2020年，基本建成適度超前、車樁相隨、智能高效的充電基礎設施體系，形成統(tǒng)一開放、競爭有序的“互聯(lián)網(wǎng)+充電基礎設施”產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系，實現(xiàn)不同充電服務平臺的互聯(lián)互通，提高電動汽車充電設施的通用性和開放性。

2 電動汽車充電基礎設施發(fā)展存在的問題

2.1? 充電基礎設施建設難度大

盡管當前的電動汽車充電基礎設施建設有良好的政策支持，然而因新能源汽車推廣使用不足、成本高等問題，導致充電基礎設施建設的難度較大，并牽涉土地、配電網(wǎng)支撐等建設問題，極大地制約了充電基礎設施的推廣和完善。

2.2? ? 老舊居民小區(qū)內充電樁的安裝難度大

部分老舊居民小區(qū)內因其配電網(wǎng)容量有限，難以進行合理的車位所有權分配，因而加大了小區(qū)內充電樁的安裝難度，導致電動汽車充電基礎設施建設滯后。

2.3? ? 電動汽車使用效率偏低

電動汽車充電網(wǎng)絡尚未充分互聯(lián)互通，導致出現(xiàn)“有車無處充電，有站無人問津”的現(xiàn)象。車主在尋找充電樁、支付過程中面臨困擾，充電的便捷性極大地影響了消費者購買新能源汽車的欲望。另外，燃油車占位、充電設施缺乏系統(tǒng)的維護和有效的管理，均導致充電樁利用率低下，增加了新能源汽車消費者的使用負擔。

2.4? ? 充電時間問題

充電時間一直是影響消費者購買新能源汽車的關鍵因素之一。隨著電動汽車續(xù)航里程的不斷提升以及動力電池技術的快速發(fā)展，依然沒能徹底緩解廣大消費者的里程焦慮，其根本原因在于充電時間而非續(xù)航里程，新能源汽車動輒30 min以上的快充時間，相比傳統(tǒng)燃油車顯得尤為不便。

2.5? ? 尚未形成成熟的充電服務商業(yè)模式

當前還缺乏統(tǒng)一完善的智能充電服務平臺，各充電運營商之間缺乏良好的信息互聯(lián)和互通，導致充電設施利用率極低，有待探索更加成熟完善的充電服務商業(yè)模式。

2.6? ? 充電安全問題

電動汽車充電安全隱患不僅在于電池本身，還在于充電環(huán)節(jié)存在安全隱患，如：電動汽車BMS、充電模塊、充電槍、充電樁監(jiān)控平臺等，均會引發(fā)電動汽車充電安全問題。近年來充電安全事故時有發(fā)生，如何進一步提高充電設施的安全性仍是世界各國研究和關注的焦點。

3 電動汽車充電基礎設施互聯(lián)互通關鍵技術應用分析

3.1? ? 設計和開發(fā)電動汽車充電樁智能管理系統(tǒng)

針對當前充電樁系統(tǒng)不健全、功能不完善、用戶體驗差、利用率低等問題，要引入物聯(lián)網(wǎng)技術、Android技術，設計和應用電動汽車充電樁智能管理系統(tǒng)，提出基于HTTP和MQTT通信協(xié)議的系統(tǒng)通信功能設計方案，實現(xiàn)電動汽車充電樁的智能化管理，包括設備監(jiān)控管理、調度管理、運營分析及其他增值服務，為消費者提供良好的人機交互體驗，為用戶提供智能化服務。

系統(tǒng)服務器端主要包括以下模塊：（1）登陸模塊。通過服務器端實現(xiàn)相關的所有業(yè)務。（2）人員管理模塊。通過該模塊實現(xiàn)對系統(tǒng)所有用戶的信息管理。（3）設備監(jiān)控管理模塊。該部分是系統(tǒng)的核心和關鍵，由服務器端獲取客戶端主動上報的充電數(shù)據(jù)信息，并對上報數(shù)據(jù)進行分析，控制充電電流、電壓的輸出，實現(xiàn)對充電狀態(tài)的遠程控制。（4）調度管理模塊。該模塊在檢測到電動汽車用戶的充電請求時，獲悉其位置信息、電動汽車剩余電量信息、充電樁狀態(tài)信息，運用相關算法進行計算和分析，形成多種調度方案，下發(fā)至用戶的移動智能終端，向用戶提供可選擇的充電策略，實現(xiàn)充電樁的智能化調度和管理。（5）運營分析管理模塊。該模塊主要實現(xiàn)對訂單的管理和數(shù)據(jù)的分析，計算獲悉充電次數(shù)、充電電量、總收益等。

系統(tǒng)客戶端則基于客戶端用戶的需求，實現(xiàn)以下模塊的設計和應用：（1）數(shù)據(jù)主動上報模塊。這是系統(tǒng)的核心功能模塊，主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)上報，實現(xiàn)服務器對設備的實時在線監(jiān)控。（2）充電狀態(tài)控制模塊。該模塊包括視圖驅動和狀態(tài)控制，由視圖驅動實現(xiàn)對視圖的判斷和改變，由狀態(tài)控制實現(xiàn)對充電數(shù)據(jù)、服務器控制數(shù)據(jù)的狀態(tài)控制。（3）動態(tài)計費模塊。該模塊主要實現(xiàn)費用的實時計算，由充電開始時間直至結束時間的電量計費，通過充電樁屏幕和移動智能終端同步顯示計費賬單詳情。

3.2? ? 構建電動汽車充電服務一體化平臺

基于電動汽車充電服務的實際需求，合理規(guī)劃布局電動汽車充電基礎設施，確保公共區(qū)域內有足夠的充電樁數(shù)量，實現(xiàn)對充電基礎設施的二次優(yōu)化規(guī)劃擴建，實現(xiàn)對充電樁位置、使用信息的監(jiān)控與管理，推進充電樁的共享使用，提高充電樁的利用效率。同時，在構建電動汽車充電服務一體化平臺的過程中，要考慮電池續(xù)航能力的限制性因素，進行充電樁地理定位和導航，實現(xiàn)充電樁信息的充分共享，快速準確獲悉充電樁的位置、類型、狀態(tài)等信息。同時，在電動汽車充電服務一體化平臺的應用中，還要采用共享柜模塊，包括電控鎖、傳感器等裝置，實現(xiàn)對柜門電控鎖的鎖合，確保柜門正確關閉，確認汽車充電專用配件的歸還情況。

3.3? ? 探索電動汽車充電基礎設施的運營模式

為了推廣新能源汽車的應用，提升民眾對新能源汽車的體驗感和認同度，要構建新能源汽車分時租賃一體化運營體系，在政府支持下打造電動汽車分時租賃站點，以政務公車出行為切入點，為公務出行提供專享分時租賃服務，并面向民眾開放分時租賃的用車體驗服務，緩解交通擁堵、停車難等問題，并與景區(qū)合作，為旅游人群提供短程自駕游玩的出行方案。同時，還要嚴格分時租賃公司的準入標準，優(yōu)先選取續(xù)航時程長、可靠性高、質保期長的新能源汽車，并加強新能源汽車分時租賃運營模式的運營保障，加強相關部門的協(xié)調和配合，優(yōu)先對其發(fā)放相關專用許可證，給予適當補貼和用地指標支持，并提供及時、快捷、高效的故障響應服務，形成城市多層次公共交通體系。

3.4? ? 加強電動汽車充電一體化安全預警防護

在新能源電動汽車規(guī)模化發(fā)展進程中，還要關注電動汽車充電一體化安全預警和防護，要構建電動汽車充電一體化安全預警防護體系，從電動汽車充電安全相關的動力電池、充電設備、配電網(wǎng)三個層面入手，分析影響電動汽車充電安全的相關因素，如：對負荷特征的影響、對電氣設備的影響、對電能質量的影響、對系統(tǒng)三相不平衡的影響等，并提出電動汽車充電一體安全預警防護指標評價體系，相關指標包括：電池累計故障次數(shù)、電池SOH、電池組電壓極差、BMS響應率、充電設備累計故障次數(shù)、充電輸出過壓率、電壓水平波動率、配電臺變累計故障次數(shù)、臺變功率越限率等，采用基于灰色關聯(lián)度法及其改進方法，實現(xiàn)對動力電池、充電設備、配電臺變的實時預警和防護。

4 結語

綜上所述，隨著電動汽車的規(guī)?；l(fā)展，電動汽車充電基礎設施建設成為關注焦點，要做好電動汽車充電基礎設施的規(guī)劃布局，進行充電站選址的合理布局和設置，并采用電動汽車充電樁智能化管理技術和系統(tǒng)，實現(xiàn)電動汽車充電站的“無人值守”，更好地優(yōu)化調度管理策略，實現(xiàn)電動汽車充電基礎設施的智能化調度，以其便捷、快速的操作提高用戶的充電體驗，并探索電動汽車充電基礎設施的運營模式，完善電動汽車充電基礎設施的安全預警和防護，形成完善、系統(tǒng)、安全的充電網(wǎng)絡，利用電網(wǎng)和“互聯(lián)網(wǎng)+”資源實現(xiàn)充電基礎設施的互聯(lián)互通。

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收稿日期：2019-12-12

作者簡介：余靜（1982—），女，安徽桐城人，工程師，從事新能源汽車充電設施方面的研究工作。