電動汽車充電樁的遠程監(jiān)測評價方法分析

謝磊雷 陳蘇聲 劉鄧

摘要：伴隨著實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標，電動汽車及充電樁在國內(nèi)各個區(qū)域得到了廣泛而有效的應用。由于電動汽車充電樁實行的是無人監(jiān)管的管理模式，因此想要對其進行遠程監(jiān)控就只能通過搭建電動汽車充電樁的監(jiān)測平臺，才能實現(xiàn)對充電樁的遠程監(jiān)測。本文簡單概述了電動汽車充電樁遠程監(jiān)測平臺的工作模式，明確樂遠程監(jiān)測相關(guān)設備和通信協(xié)議等方面的相關(guān)需求，并結(jié)合當前國內(nèi)對充電樁的檢測、檢定以及校準的要求，針對電動汽車充電樁，從其計量性能以及產(chǎn)品的質(zhì)量與安全等多方面提出了相應的遠程監(jiān)測評價方法。

關(guān)鍵詞：電動汽車;充電樁;遠程監(jiān)測;充電樁監(jiān)測評價

前言：隨著我國提出力爭2030年前實現(xiàn)碳達峰、2060年前實現(xiàn)碳中和的目標，電動汽車行業(yè)在自身的快速發(fā)展的同時，還促進了電動汽車充電樁行業(yè)的整體提升。而隨著我國加大了對電動汽車行業(yè)的扶持力度，使得電動汽車充電樁逐步成為了現(xiàn)代城市中的基礎(chǔ)配套設施的重要組成部分。同時，由于電動汽車充電樁自身不僅具備相應的智能終端功能，還具備了計量功能。因此，當客戶利用充電樁進對電動汽車進行充電時，除了出現(xiàn)可能難以避免的產(chǎn)品質(zhì)量問題以及安全隱患問題之外，還有可能遇到計量校準方面的問題。隨著2019年底國家強制將電動汽車充電樁納入強制計量檢定目錄之中，進而對電動汽車充電樁的遠程監(jiān)測評價方法提出了更高的要求。因此，如何結(jié)合國家計量檢定過程以及與充電樁相關(guān)標準，對充電樁進行遠程監(jiān)測評價，成為了當下需要注重的問題。

一、電動汽車充電樁的遠程監(jiān)測平臺工作原理

電動汽車充電樁遠程監(jiān)測平臺使得其對電動汽車充電樁實施的計量監(jiān)測與評價分析，通過云平臺數(shù)據(jù)功能進行有效分析。其遠程監(jiān)測工作原理見圖表1。

由上圖1可以得知，電動汽車充電樁的遠程監(jiān)測平臺從結(jié)構(gòu)上來看，主要包括三個層級：用戶層、平臺服務器以及設備層。而平臺服務器自身又包含了四個部分：系統(tǒng)功能板塊、數(shù)據(jù)接收單元、數(shù)據(jù)庫以及接口層等。平臺服務器不僅能夠滿足對接收到的數(shù)據(jù)進行解析和組裝，使其轉(zhuǎn)變?yōu)榭勺R別的序列對象，還能夠經(jīng)過處理進行長期存儲。同時，系統(tǒng)功能板塊根據(jù)系統(tǒng)業(yè)務的執(zhí)行邏輯和操作流程，可以有效滿足系統(tǒng)功能的需求，比如說GIS地圖分布、可視化圖表展示以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和數(shù)據(jù)記錄判斷等功能，為電動汽車充電樁遠程監(jiān)測平臺提供相應的服務。此外，電動汽車充電樁遠程監(jiān)測平臺的設備層利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對電動汽車的充電樁以及配電終端等相應的能源設備的數(shù)據(jù)和狀態(tài)，進行有效的測量和監(jiān)控，最后通過相應的通信模塊與平臺服務器的數(shù)據(jù)庫進行連接[1]。

二、電動汽車充電樁的遠程監(jiān)測模塊標準需求

（一）充電樁遠程監(jiān)測的范圍測量

電動汽車充電樁所需的遠程監(jiān)測模塊主要位于充電樁遠程監(jiān)測平臺的設備層之中。按照充電樁的種類，可以將其分為直流和交流等兩部分監(jiān)測模塊。電動汽車充電樁遠程監(jiān)測模塊的范圍應能夠覆蓋當前市場常規(guī)類型的電動汽車充電樁。其中，直流遠程監(jiān)測模塊的電流、電壓范圍分別為5A～300 A和10V1000V;而交流遠程監(jiān)測模塊的電流、電壓范圍則為0.05A～80A與30V～480V。

（二）充電樁遠程監(jiān)測模塊的連接線方法

首先，從電動汽車充電樁遠程交流監(jiān)測模塊來看，該部分與充電樁體進行連接，為采樣板進行供電、通信與測試。其電壓接入端應與充電樁的電壓側(cè)并聯(lián)，而電流接入端則會利用穿心電流傳感器連接交流計量模塊和充電樁。遠程交流監(jiān)測模塊采樣板的供電為12V的直流電壓，可以利用遠程交流監(jiān)測模塊引線與交流充電樁的連接通過12V開關(guān)電源產(chǎn)生。另外可以利用專用的9芯通信線和DTU通信模塊串口兩者進行連接，進行構(gòu)成交流計量模塊的通訊口。

其次，從電動汽車充電樁的遠程直流監(jiān)測模塊來看，該部分和充電樁體進行連接，其電壓接入端同樣是與充電樁的電壓側(cè)并聯(lián)，并同樣利用會利用穿心電流傳感器連接直流計量模塊和直流充電樁。直流遠程監(jiān)測模塊的供電部分與通信部分，分別采用了DC12V的供電方式、開關(guān)電源以及利用RS-485通信方式與J304端子接DTU模塊等，作為通信部分，通過DTU模塊和遠程終端設備進行互相通信。最后，其測量采樣的部分可以簡單分為電壓、電流采樣等。

三、電動汽車充電樁的遠程監(jiān)測評價方法分析

（一）從充電樁計量性能方面的評價

首先，從電動汽車充電電能誤差方面進行評價。當電動汽車在充電樁充電結(jié)束之后，充電樁顯示界面所顯示的充電電能值，和監(jiān)測模塊實際過程中采集的電壓電流數(shù)據(jù)以及時間積分等等進行累計的電能值之差，進而來表示充電電能誤差以及相對的誤差。

其次，從充電樁付費金額的誤差評價方面來說。當電動汽車充電結(jié)束之后，充電樁所顯示相應的充電金額，和充電的電量以及該時段單位電價的乘積之差，進而來表示付費金額的誤差。付費金額的誤差應當符合電動汽車充電樁的準確度等級要求[2]。

最后，從充電樁充電時間誤差方面評價，當充電樁的時間誤差在遠程監(jiān)測系統(tǒng)下發(fā)給予充電樁標準時間之后，充電樁顯示界面就會顯示實際時間的誤差，并且時間的誤差首次遠程監(jiān)測不能超過5s，而后續(xù)的時間監(jiān)測誤差不能超過3分鐘。

以上三種誤差評價的誤差判定應當結(jié)合國家計量檢定規(guī)程文件JJG 1148-2018 《電動汽車交流充電樁檢定規(guī)程》、或JJG1149-2018《電動汽車非車載充電機檢定規(guī)程》。

（二）充電樁質(zhì)量安全以及其性能的評價

首先，想要認識到電動汽車充電樁的質(zhì)量安全以及性能安全，可以從其輸出電流與電壓的誤差方面進行評價。當電動汽車充電樁在充電過程中，所顯示的輸出充電電流與電壓和監(jiān)測模塊所實際采集到的充電輸出電流和電壓之間的誤差以及與其負載點的輸出電流與電壓的誤差均要以現(xiàn)場實際的情況所測值進行評估，并以相對的誤差分別進行表示[3]。

其次，可以從充電樁的輸出電流和電壓的穩(wěn)定性方面進行評價。在電動汽車充電樁額定的電流范圍之中，以及電動汽車充電樁額定的電壓范圍之內(nèi)，經(jīng)過隨機對充電運行過程的輸出電流和輸出電壓進行監(jiān)測，監(jiān)測的時長均在10分鐘左右。通過監(jiān)測輸出充電的電流實測值的曲線記錄，結(jié)合實時的遠程監(jiān)測數(shù)據(jù)計算出電流和電壓的穩(wěn)定性。電動汽車充電樁的輸出電流和輸出電壓的穩(wěn)定性評價都要符合NB/T33001-2018《電動汽車非車載傳導式充電機技術(shù)條件》或NB/T 33002-2018 電動汽車交流充電樁技術(shù)條件。

結(jié)語：

綜上所述，想要對電動汽車充電樁進行遠程監(jiān)測評價，只有通過加強對計量檢測規(guī)程以及校準的規(guī)范和各級的標準的合規(guī)，進行對相應的充電樁設備進行質(zhì)檢與校準，并將其錄入監(jiān)測系統(tǒng)平臺之中。在通過相應的監(jiān)測平臺來判斷電動汽車充電樁是否滿足并符合國家的相關(guān)標準。同時，還可以從通信協(xié)議、產(chǎn)品質(zhì)量以及安全性等方面來作為對充電樁的評價方法，并結(jié)合遠程監(jiān)測平臺系統(tǒng)，來對電動汽車充電樁進行管理。而其充電樁的遠程監(jiān)測評價方法的成功，進一步降低了計量產(chǎn)業(yè)的成本，提高了地方政府對電動汽車充電樁的監(jiān)管工作效率，促進了充電樁監(jiān)測、監(jiān)管技術(shù)的提升，從而使得電動汽車充電樁行業(yè)健康穩(wěn)定的發(fā)展。

參考文獻：

[1]陳文，趙玉祥，孫佳琪.電動汽車充電樁遠程監(jiān)測評價方法的研究[J].儀表技術(shù)，2020（4）：25-28.

[2]鐘尚染，葉強，楊遷.電動汽車充電樁常見故障及其診斷研究[J].中國設備工程，2021（13）：44-45.

[3]王偉賢，孫舟，潘鳴宇，等.基于模糊層次分析法的電動汽車充電樁信息安全風險評估方法[J].中國電力，2021，54（1）：96-103.