电动汽车充电桩及收费管理云平台建设现状与发展问题

摘要：汽车“新四化"背景下，电动汽车的销量不断提高，在很大程度上缓解了能源危机与环境污染问题，但因电动汽车续航受限， 电动汽车的普及率与充电桩的建设与运营情况有密切关系。本文介绍了国内充电桩建设现状，分析了目前市场上充电桩的发展问题，给出科学合理的充电桩运维及安全管理建议，以供参考。

关键词：电动汽车；充电桩；建设现状；发展问题；运维建议

0引言

         2015年以来，我国电动汽车产销量稳步增长，如图 1，但是充电桩的发展速度与电动汽车的发展速度不能很好地匹配，导致我国电动汽车难以普及。在充电桩的建设和管理运行过程中，会出现各种各样的问题，特别是运维问题及安全问题。本文从技术角度出发分析了电动汽车充电桩存在的运维问题及安全问题，以帮助相关部门了解电动汽车充电桩的发展中的主要问题。同时本文还针对性地提出电动汽车充电桩在运维与安全管理方面的改善措施，以供行业参考，努力提高电动汽车的使用便利性与安全性。

图 1 2015-2020 年中国新能源汽车销量

充电桩建设现状

  充电桩，是用来给电动汽车充电的设备。它的功能类似于加油站里的加油机，可以固定在地面或墙壁，多安装在公共建筑停车场、居民小区车位或充电站内。可根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。主要分为交流桩和直流桩，交流桩电压低、充电速度慢，俗称慢充。直流桩电压较高、充电速度快，俗称快充。（图 2）

图 2 国标交流与直流接口的针脚布置及定义

  近几年，充电桩的数量也在逐渐增多，如图 3 所示。 2020 年，我国车桩比达到 2.9:1，较 2015 年的 7.8:1 已经有大幅的提升。但仍然远远无法满足用户要求，充电桩数量的不足及充电速度不够快是影响用户充电需求的两大问题，已经成为了遏制产业发展的阻力之一，从这点来看，加大充电设施的建设力度与速度，是促进新能源汽车行业发展的有效手段之一。

图 3 2015-2020 年中国车桩比

2充电桩现存问题分析

  国内目前现有充电桩数量逐年增加，车桩比逐年降低，但是目前依然还存在很多问题，如运维“掉线"、安全管理不到位等，都在不同程度上影响了电动汽车车主的使用体验，阻碍了电动汽车的广泛普及。

2.1 充电桩运维“掉线"

  近年来，在店庆汽车快速发展的大背景下，各地重视配套设施的同步建设，充电桩建设速度逐步加快。部分地方，早年建设的慢充桩渐渐闲置，有的常年不用沦为摆设，有的缺乏运维处于“掉线"状态。在G98环岛高速公路东线，琼海至三亚的7个服务区中，有5个服务区充电桩“停摆"，甚至有两个压根儿没有安装。几百公里的高速路上，竟然一桩难寻；充电桩数量漂亮，实际却成为“僵尸桩"，资源被闲置浪费，不禁让人疑问，管理何在，维护何在？充电桩建成后就任其自生自灭，不再管理，这让新能源车主非常无奈且失望。充电桩沦为“僵尸桩"，暴露出相关方“重建轻管"的问题。该现象向人们敲响警钟，充电桩不能只是一建了之。不管是服务区，还是安装公司，都应该履行好自己的职责，在积极沟通中解决各类问题，确保充电桩正常运行。就服务区而言，需做好场地提供、巡查报修等方面的保障；而安装公司既然承担养护任务，就当重信守诺，至于其中出现的盈利点低等问题，管理部门当及时跟进，甚至在前期可通过加大补贴的方式激发维修运营的积极性。

  本论文通过调研走访20位新能源车主，调研车主对自家周边充电配套设施建设的满意程度（如图 4），发现大多数车主对于充电问题依然心存忧虑，期待充电便利性能得到大幅改善。其中，对周边充电配套设施满意的占25%，较满意的占30%，不太满意的的45%，从数据可看出，接近一半的人对于周边配套设施的配套使用体验不好，这在很大程度上影响了电动汽车的普及。

图 4 车主满意度调查

  通过进一步走访这部分对周边配套设施不满意的车主，较多车主反映周边的很多充电桩都沦为摆设，没有定期维护，利用率不高，甚至有车主需要舍近求远去充电，给用车造成不便。充电桩的运维“掉线"给车主带来了非常不好的使用体验，这应引起相关部门高度重视，尽快改善运维工作，降低“僵尸"充电桩的占比。

2.2 充电桩安全隐患多

  目前我国的充电桩主要有室外充电桩及室内充电桩两大类。室外充电桩多为公共充电桩、室内充电桩多为私人充电桩。室外充电桩的问题更多，主要原因在于受自然环境的影响，室外充电桩更容易出现线路老化、漏电，同时室外充电桩接触人员较多，因此对于室外充电桩的安全等 级要求要更高。室内充电桩多为私人充电桩，大都位于地下车库、私人车库，由于其所处位置空间狭小，车辆密集，一旦发生火灾很容易造成连锁事故。总之，不管是何种充电桩，其位置均在人员密集场所，加之充电桩供不应求，充电现场拥挤，一旦发生安全事故很容易酿成大祸。充电桩的安全隐患主要有以下三种：

2.2.1 充电桩绝缘异常

  充电桩的金属外壳、刷卡及按键部位旁的金属部件等易接触部件存在漏电情况时，使用者操作充电桩时，刷卡过程中可能会导致触电。

2.2.2 充电枪电子锁未锁紧

  充电枪是使用者在充电时常接触的部件，它的使用方法类似于普通汽车的加油枪。为了防止使用者在充电时拔枪触电，充电桩需要在内部设置电子锁监测充电状态。若充电桩的充电枪锁紧功能失效无法锁紧，当使用者可直接拔掉充电枪时，充电枪带高压电，风险是致命的。

2.2.3 充电桩零部件防锈功能差

  对于安装在室外的充电桩而言，要防止金属部件生锈，因为生锈会增加使用者触电的风险。充电桩生锈后，生锈面积会逐渐扩大，整个金属框的强度有也会因为生锈而导致下降；另外，生锈会导致出现腐蚀，腐蚀形成穿洞，这些都会增加使用者的触电风险。

2.3 充电事故易发

  电动汽车发展期间，从研发、测试到生产，安全一直各方强调的重中之重，然而充电安全事件仍然时有发生，导致消费者无法放下对电动汽车的安全担忧。充电桩相关的安全事故，主要原因有以下三点。

2.3.1 自然环境影响

  室外充电桩受自然环境影响较大，长期使用中，雨雪天气、刮风、温度等环境因素均会对充电桩造成一定程度的损坏，充电桩属于高压电力设备，充电桩受损可能造成绝缘失效，绝缘出现问题会引发人员触电。

2.3.2 管理工作不到位

  国内绝大多数城市还处在电动汽车的快速发展期，电动汽车充电桩建设还处于一个不太成熟的阶段，管理模式也不够成熟。目前国家发布的行业标准涵盖充电桩等充电设备的运营技术标准，但是充电现场的安全性并不是技术性要求。管理不到位会造成安全事件的多发，所以充电桩的安全管理还需要进一步探索改进。

2.3.3 监管维护不到位

  室外充电桩因受影响因素较多，使用人员多样化，使用频率高，出现损坏的概率较大。设备遭到损坏后，若监管工作不到位，没有及时进行维护，就会出现安全隐患。如充电桩绝缘失效会引发人员触电，更有严重者可能造成火灾，危机多人。

3充电桩运维管理建议

  在加紧建设充电桩的过程中，既要保证车桩比的匹配，更要保证车桩比成为真正的车桩比，充电桩要建好，更要管好。

图 5 充电桩管理建议

3.1 常规检查维护要重视

  充电设施集成化、模块化、智能化，要想做好充电桩的运维工作，就对运维管理人员进行全系统的培训，达到能及时处理突发问题和设备隐患等，从而不断积累运维经验，提高客户服务和运维检修技能水平。充电桩属于高压电力设备，维护掉以轻心，一不小心可能酿成大祸。所以须每日对重要项目细心检查，包括交流电源及设备、充电桩外观检查、充电前检测、充电中检测、充电完成后电子枪的检测等。日常的检查维护工作落到实处，工作做细，责任到人，不能虚喊口号，这样才能尽可能地降低充电事故的发生概率。

3.2 安全工作落到实处

3.2.1 安全教育及宣传工作要到位

  安全问题牢记在心，时刻不忘。充电桩旁边要张贴高压警示标志，以提醒使用人员注意安全，谨慎操作。相关工作人员的安全教育必须落到实处，定期对工作人员进行电气安全知识及安全操作进行培训，普及电气安全知识，提高工作人员的安全操作能力；且严格把控工作人员的资质，对于工作中需进行电气操作的人员，要求取得相应的资质证书，方可持证上岗。

3.2.2 安全隐患定期要排查

  防患于未然，室外充电桩长期暴露在自然环境中，因环境复杂多变，充电桩使用频率较高，接触人员也多样化，导致安全隐患也较多。因此，定期对充电桩进行专业检查，深度排查安全隐患，预防安全事故。针对安全隐患的排查要专门制定相应制度，实行排班制，责任明确到人，使工作人员从内心高度重视排查工作，同时要定期考核工作人员的专业知识和安全操作能力，以确保排查的专业性、有效性，避免出现安全事故。

3.2.3 安全防护装备要齐全

  充电桩属于高压电力设备，相关的工作涉及高压。充电站需配齐相应的安全防护装备，如绝缘手套、绝缘地毯、绝缘靴子等，以保证相关人员的安全；另外，所有充电桩加防雨顶棚，并加装摄像头，24小时监控充电桩工作过程，加强充电桩管理控制水平及效率。安全有效地管理充电桩，需要靠多方面的工作。安全教育及宣传工作、隐患的定期排查、防护装备的准备等方面要同事重视，同时做到位，方可低程度地降低事故率。

4安科瑞充电桩收费运营云平台

4.1概述

         AcrelCloud-9000安科瑞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汽车充电站、电动自行车充电站以及各个充电桩进行不间断地数据采集和监控，实时监控充电桩运行状态，进行充电服务、支付管理，交易结算，资源管理、电能管理、明细查询等，同时对充电机过温保护、漏电、充电机输入/输出过压、欠压、绝缘低各类故障进行预警；充电桩支持以太网、4G或WIFI等方式接入互联网，用户通过微信、支付宝、云闪付扫码充电。

4.2应用场合

  适用于住宅小区等物业环境、各类企事业单位、医院、景区、学校、园区等公建、公共停车场、公路充电站、公交枢纽、购物中心、商业综合体、商业广场、地下停车场、高速服务区、公寓写字楼等场合。

4.3系统结构

  现场设备层：连接于网络中的各类传感器，包括多功能电力仪表、汽车充电桩、电瓶车充电桩、电能质量分析仪表、电气火灾探测器、限流式保护器、烟雾传感器、测温装置、智能插座、摄像头等。

  网络通讯层：包含现场智能网关、网络交换机等设备。智能网关主动采集现场设备层设备的数据，并可进行规约转换，数据存储，并通过网络把数据上传至搭建好的数据库服务器，智能网关可在网络故障时将数据存储在本地，待网络恢复时从中断的位置继续上传数据，保证服务器端数据不丢失。

  平台管理层：包含应用服务器和数据服务器，完成对现场所有智能设备的数据交换，可在PC端或移动端实现实时监测充电站配电系统运行状态、充电桩的工作状态、充电过程及人员行为，并完成微信、支付宝在线支付等应用。

4.4平台功能描述

4.4.1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。

4.4.2首页总览

  总览当日、当月开户数、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。

4.4.3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。

4.4.4故障管理

  故障管理故障记录查询、故障处理、故障确认、故障分析等管理项，为用户管理故障和查询提供方便。

4.4.5统计分析

  统计分析支持运营趋势分析、收益统计，方便用户以曲线、能耗分析等分析工具，浏览桩的充电运营态势。

4.4.6运营报告

  按用户某一周期分析汽车、电瓶车充电站、桩运行、交易、充值、充电及报警、故障情况，形成分析报告。

4.4.7APP、小程序移动端支持

  通过模糊搜索和地图搜索的功能，可查询可用的电桩和电站等详细信息。扫码充电，在线支付:扫描充电桩二维码，完成支付，微信支付完成后，即可进行充电。

4.4.8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。

5选型配置

6结语

  随着电动汽车的推广普及，充电桩等配套设施逐渐走进人们的生活。充电桩的安全管理不仅仅技术问题，而是复杂的管理问题，这也是许多充电现场安全事故的重要原因。特别是在电气环境较为复杂的商城地下车库以及公交车充电场，充电现场的安全问题屡见报端。通过对这些安全事故进行综合分析发现，电动汽车充电现场的安全问题可以分为技术问题和管理问题，技术问题需要技术部门解决，这些问题无法一蹴而就。但是管理上的问题可以通过加强监督、规范操作的方法来解决。解决电动汽车充电现场的安全隐患能够有效避免人民人身财产的损失。

参考文献：

[1]赵语涵.公共充电桩渐成主流，“僵尸"慢充桩亟待升级盘活[N].北京日报，2021，11（17）：1-2.

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[4]刘洪，许毅，王婷婷.电动汽车交流充电桩安全风险解析与关键试验研究[J].环境技术，2021，39（1）：187-191.

[5]张成林.充电桩要建好更要管好[N].北京日报，2021，11（2）：5.

[6]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06.

作者介绍

任运业，男，现任职于江苏安科瑞电器制造有限公司，主要从事汽车充电桩及云平台的研发与应用。