李月霞
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定201801
摘要：近年，国家相关政策扶持力度的加大与绿色环保理念的践行，新能源汽车逐渐步入市场的大门，并持稳定增长的趋势。然而，我国新能源汽车产业的普及却在一定程度上受到汽车充电设施不完善的影响。我国大部分城市汽车充电基础设施建设仍处于起步阶段，充电桩的建设与管理体系不完善，形式单一。因此，特色充电桩的设计与研究适用于不同地区，满足不同人群的需求，符合市场所需，具有很强的实用性。在一定程度上弥补城市公共设施建设的不足，推动我国新能源汽车产业的快速扩张具有重要意义。
关键词：特色；充电桩；设计与研究
一、项目背景
汽车充电桩既能改善环境，又能推动产业升级，新能源产业已经成为各国竞争的制高点之一。在国务院2010年制定的七大战略性新兴产业中，新能源和新能源汽车，已成为两大着重扶持的支柱产业。《节能与新能源汽车产业发展规划（2012—2020年）》（以下简称规划）日前正式发布。规划明确，我国以纯电驱动的新能源汽车发展和汽车工业转型的主要战略取向，当前着重推进纯电动汽车和插电式混合动力汽车产业化，2015年产销量力争达到50万辆。到2020 年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆、累计产销量超过500万辆。据国家权威统计，2013年全国轿车产量1200万辆。如未来3—5年10％改为电动和混动汽车，则年产不低于120万辆。如果一套充电桩可供2-3量汽车使用，那么每年充电桩的需求量在50万左右，有很大的市场空间。伴随京、沪等地充电桩建设计划相继推出，国家电网未来电动汽车充电网络建设拟投资600亿元，京津、杭沪苏等将加速跨省、市间高速路充电站建设。电动汽车充电设备市场未来将进入快速发展。
二、国内外研究现状
1、国内研究现状
近年，国家相关政策扶持力度的加大与环保理念的不断深入，新能源汽车销量一直处于稳步增长的状态。2018年中国汽车销量出现28年来的一次下降，但新能源汽车销量达到125.6万辆，同比增长百分之61.7，由此可见，新能源汽车将成为又一个消费热点。
国内采用全国统一规划和部署推进充电基础设施建设的工作成效,充电桩建设数量更多,增速更快。中国充电基础设施规划和部署工作成效明显,政府在充电桩建设过程中发挥了重要作用。政府出台电动汽车充电基础设施全国整体规划,具体执行部门分别从建设数量、激励政策、充电标准等方面推出具体政策。截止2018年底，全国汽车充电桩保有量为80.8万根，预计到2019年年底，公共充电桩将达到45.1万根，私人充电桩将达到95万根，车装比达到3.2:1。
2、国外研究现状
美国的电动汽车充电桩的建设呈增长趋势，截止2018 年2月，汽车充电桩的数量达到5.4万桩，排名全球二。增长趋势图在加州101高速公路上由美国Solar City公司建造的由多个大型直流充电桩组合而成的充电站以及开始利用把太阳能转换为电能量的太阳能板来提供快速充电服务。2014年5月，由丰田、日产、本田以及三菱四家大型的车企制造商联合日本政策投资银行一起成立了“日本充电服务公司”(N C S)，主动承担充电桩的安装成本及8年的免费保修服务[4]。德国推行低成本的充电桩。为降低充电桩工作时的功耗，德国的电动汽车充电桩没有触摸屏及按键，充电站通过自身的控制系统对每一台充电桩的充电过程进行控制。
3、存在问题
（1）车与桩分布不均衡。部分车桩分布在车流量低的地方，充电桩使用率较低，部分地区还出现充电桩不够用的现状，造成资源浪费。
（2）充电桩兼容性差，一种充电桩不能够为多种型号的新能源汽车充电，充电技术有待提高。
（3）充电桩后期维护管理不善。国家近年出台了相关优惠政策，充电桩企业出现了复杂的商业竞争，却忽视了后期充电桩的管理和维护工作，出现大面积“有桩不能用”瘫痪状态。
（4）安装难题。一些车流量大的地方，随需求量大， 但是像商场、小区安装需考虑空间、电网压力等问题，未安装带来顾虑。第六，充电桩形式单一，不能够在相应地区提供相应的附加服务。
三、创新与特色
特色充电桩的外观充分的体现了西藏的特色，对藏式特色文化的传承与发扬起到了重要的作用。特色充电桩的外观如图4-1、4-2所示。
图4-1 图4-2
特色充电桩的建设以及投入使用主要供给新能源汽车充电、汽车发动机应急充电，在此基础上附加移动电话、智能WIFI等功能，以完善城市的服务系统。选址布点将综合考虑交通流、商业分布、游客流量等因素，将充电桩的作用发挥到较大。充分利用可再生能源-太阳能，充电桩内的服务所需电能大部分都来源于太阳能板的发电。
充电桩的运营管理方案如下：
（1）智能充电桩留存方案：根据运营前半年路侧充电桩的使用情况，将在使用频率高的地方完善其服务功能；
（2），充电桩维护方案：为了确保故障电缆或线路故障能够及时被发现并解决，维护人员将制定巡检计划，加强对充电桩的日常巡查，加强网管监控，及时处理亭子破损、话机故障等问题；
（3）智能充电桩日常保洁方案：充电桩除了为汽车提供发动机充电功能外，还是城市景观的一部分，公共设施的整洁程度将体现一个城市的风貌，因此，将努力做好公共设施的保洁工作。
特色充电桩共设有六种主题，附加功能和分布地点也不尽相同。
A.交通亭：主要以提供交通服务为主题。主要分布于学校、公交车站、交通事故多发地、停车场等。
学校附近：主要宣传交通法规。据了解，我国每年约有1.6万中小学生非正常死亡；2000年,中小学生因安稳事故、食物中毒、溺水、自杀等死亡的，平均每天有40多人，就是说每天有一个班的学生在“消失”。据中国青少年研究平台2001年至2002年的全国性大型调查发现，安稳事故已经成为14岁以下少年儿童的死因。遵守交通法规学生抓起。除电子屏幕宣传安稳知识外，亭内还为家长提供各类教育类书籍，及时发布学校需及时告知家长的重要信息，架起学校与家长教育沟通的桥梁。
公交车站：充电桩与公交车站一体化融合设计。为乘客们及时提供公交车到站信息；为游客提供旅游攻略、地图查询；提供共享充电宝、雪域公交纪念卡；实时显示各路段车辆拥堵情况，告知出行者适时改变出行方案；提供应急设备，如灭火器等。
交通事故多发地;将充电桩与智能机器人一体化设计， 实时监控道路上车辆驾驶状况，控制车辆时速。根据大数据分析规划交通方案，从而将事故发生率控制到较低。（提供医疗急救箱、灭火器等应急设备）
停车场附近：提供应急修车工具箱，各种燃油等汽车有偿使用应急设备。
B.社区生活亭：以查询为主题，提供地图、天气、旅游攻略等各项日常生活查询，提供缴水电费、交通卡、话费卡充值等服务。一站式服务为城市居民生活提供便利，主要分布在居民区附近。
C.爱心亭：奉献爱心为主题，供给爱心人士捐钱捐物， 提高爱心捐赠的时效性，主要分布在养老院、儿童福利院附近。
阅读亭：以阅读为主题，亭子内部电子屏幕提供各种阅读资料库，智能W I F I，呼吁全民阅读，提高全民文化修养。主要分布于学校、村落以及机关单位。
E.宣传亭：以宣传西藏文化政策为主题，提供报纸售卖服务，让居民更好的了解西藏的文化政策，主要分布于居民区以及农村。
F.艺术亭：以艺术创作为主题，提高全民艺术创新精神，展现西藏特色文化，美化城市风景，主要分布于娱乐功能区。
四、研究意义
特色充电桩在很好保持充电桩特性的同时，把创新和设计融入充电桩中，是典型的传统和现代的结合，民族风格和世界文化的交流碰撞。在用自身设计吸引游客的同时，也给游客带来切实可触的便利，激发游客保护文物的意识，从而更好的保证景点的完整与美好。通过配套的文创用品盈利， 营业额用来更好的规划拉萨地区的旅游休闲，可谓是一举多得，具有很好的实践意义。
不同主题的充电桩将为不同的人群带来便利。旅游者和当地市民在拉萨游玩的过程中，很容易遇到诸如汽车发动机馈电、迷路、晕车、手机没电、口渴等不利因素，影响了旅游过程中的乐趣，而拉萨市以旅游业为重要经济来源，不同主题的充电桩的建设能有效解决以上问题，并为旅游者带来了更为舒服的旅游体验，其自助引导功能，可使得消费者的服务体验更加。
随着新能源产业的发展，新能源汽车将更符合绿色交通的需求，也将更符合未来社会发展的趋势。充电桩建设可在一定程度上完善城市公共设施建设存在的不足，正符合了“三保一发展”的规划理念，即保障生态、保护文化、保持特色、健康发展。此外，特色充电桩的发展与建设有助于推动新能源汽车加速驶入“快车道”，给更多消费者带来便利，进一步促进我国在绿水青山的发展。
五、安科瑞充电桩运营管理平台
1、系统架构
安科瑞Acrelcloud-充电桩收费运营云平台系统通过物联网技术对接入系统的充电桩站点和各个充电桩进行不间断地数据采集和监控，同时对各类故障如充电机过温保护、充电机输入输出过压、欠压、绝缘检测故障等一系列故障进行预警；用户通过微信小程序扫描二维码，进行支付后，系统发起充电请求，控制二维码对应的充电桩完成电动汽车的充电过程。
充电桩可选配WIFI模块或GPRS模块接入互联网，配合加密技术和秘钥分发技术，基于TCP/IP的数据交互协议，与云端进行直连。云平台包含了充电收费和充电桩运营的所有功能，具体功能如下：
资源管理：充电站档案管理，充电桩档案管理，用户档案管理，充电桩运行监测，充电桩异常交易监测。
交易结算：充电价格策略管理，预收费管理，账单管理，营收和财务相关报表
用户管理：用户注册，用户登录，用户帐户管理，消息管理
充电服务：充电设施搜索，充电设施查看，地图寻址，在线自助支付充电，充电结算，导航等
微信小程序：扫码充电，账单支付等功能
数据服务：数据采集，短信提醒，数据存储和解析
变压器监控：监控充电站变压器负荷，每个充电站配备一块ARCM300T无线表，超负荷时系统自动对充电桩的进行调度管理，即当负荷超过百分之五十时，系统会限制新增开始充电的充电桩的功率，降为百分之五十，当变压器负荷超过百分之八十时，系统将不允许新增充电桩开始充电，直到负荷下降为止。
2、平台功能
2.1平台登录
在浏览器打开云平台链接、输入账户名和权限密码，进行登录，防止未授权人员浏览有关信息。
2.2平台首页
平台首页总览每天的开户数、充值金额、充电金额、充电度数、充电次数、充电时长，累计的开户数、充值金额、充电金额、充电度数、充电次数、充电时长，以及相应的环比增长和同比增长以及桩、站分布地图导航、本月充电统计。
2.3实时监控
l 充电站监控
充电站监控页面监视用户充电枪总数、正在充电的枪数、空闲枪数、插枪数量、故障枪数量等，汇总了用户拥有各桩的当日充电总次数、总电量、总时长，进行负荷限制、故障查询。
l 充电枪监控
充电桩监控页面充电枪的基本信息、今日充电电量、今日充电次数、今日充电时长和累计充电电量、累计充电次数、累计充电时长等、充电电压电流等参数。
2.4微信小程序
l 搜索与使用
微信小程序可以通过扫描二维码和微信文字搜索找到，点击后可以加入到小程序列表，如下图所示
l 授权登录界面
用户通过搜索或者扫码等途径初次打开小程序时，会进入这个页面，需要用户授权登录才可以进入小程序主功能页面，如图所示：
l 主功能页
初次进入主功能页时需要授权定位才可以使用地图相关功能，在地图上查看到当前所在区域的充电站，查看充电站信息，可以进行扫码充电操作，地图导航等。
l 充电
扫描充电枪上的二维码，如果当前充电桩可用即可进入充电选择页面，可以查看到当前的充电站名称、充电枪名称，以及当前的账户余额，电价和预计可充电量等数据，还可以查看当前账户的历史充电记录。充电方式分为按时间充电、按金额充电、按电量充电这三种方式。充电结束可以进进行评价。
l 个人信息
个人信息可以显示当前登录账号的昵称和余额，同时包括、充值、充值记录查询、账单查询、充电记录查询、设置支付密码等功能
3、硬件配置
3.1平台服务器：建议按照我方推荐配置购买，或者客户自己租用阿里云资源。
推荐硬件配置清单：（如申请阿里云可忽略）
若客户自己租用阿里云服务器，服务器配置根据充电枪点数的不同，分别如下：
3.2现场推荐硬件配置清单：
六、结语
能源短缺时代的到来，特色充电桩的设计与研究不仅会满足不同区域、不同人群的充电及其他需求，弥补城市公共设施建设不足，更会在一定程度上带动新能源汽车产业的发展，迎接绿色交通新时代的到来。
参考文献
[1] CGEP.报告对我国电动汽车充电设施建设的启示
[2] 李天娇，王辛岩，特色充电桩设计与研究
[3] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版
作者简介：李月霞，女，现任于安科瑞电气股份有限公司，主要从事电瓶车充电桩的研发和应用，Email:3007978405@qq.com，手机：18702110031，QQ:3007978405