浅谈电动汽车充电运维管理及思路

摘要：文章以新能源电动汽车充电桩为研究对象，分析了新能源电动汽车充电桩运维管理的现状以及存在的难点问题，提出了新能源电动汽车充电桩运维一体化的管理思路，并指出要用数字化技术、信息化技术对新能源电动汽车充电桩进行三维可视化建模与全天时运行状态监测，辅助支撑新能源电动汽车充电桩运维闭环管理、故障诊断与预警等，切实提高新能源电动汽车充电桩运维管理效率。关键词：新能源电动汽车；充电桩；运维管理；1 引言 传统以汽油、柴油等能源为驱动力的汽车运行模式具有高能耗、高污染等弊端，在城市交通通达度日益增加、汽车在出行工具中占比明显增加的情况下，大量的燃油汽车尾气会加剧城区的空气污染，导致能源的枯竭。新能源汽车所使用的电能资源具有良好的清洁性、可再生性，汽车行驶过程中产生的能源消耗成本与污染气体量较小，是汽车行业转型升级的重要方向。新能源充电桩是为新能源汽车提供电能补充的工作站。随着新能源电动汽车在汽车总拥有量中占比的增加，新能源充电桩的规划、建设及后期的运维管理等均直接关系到新能源充电桩的运营收益以及其对新能源汽车的贡献。

2 新能源电动汽车充电桩运维管理现状

2.1区域分布不均匀

新能源电动汽车的推广时间不长，电动车充电桩的发展周期也较短，相较于传统燃油汽车的体量，新能源电动汽车的总体占比不高，但却呈现逐年递增的趋势。在有限的新能源电动汽车数量以及广阔的区域面积下，新能源电动汽车充电桩的区域分布呈现出明显的不均匀特性。不少城市的新能源电动汽车充电桩数量不多，分布较为分散且偏远，尤其是一些车流密集区，充电桩数量明显不足，一方面不利于新能源电动汽车及时充电，一方面也不利于充电桩巡检人员的日常巡检、运维与管理。

2.2运维管理不及时

新能源电动汽车充电桩以电子类产品为主，其长期位于外部环境中且使用频次较高，容易导致充电桩设备设施出现老化或损坏等现象，需要及时对故障问题进行排查与检修，以免运维管理时效不足，影响新能源电动汽车车主的使用。同时，有限的巡检与运维养护人力资源难以实现对新能源电动汽车充电桩全天时的监测，应急处理与故障维修存在滞后性。此外，不少地区的电动车充电桩运维养护工作由制造厂商负责，由厂商安排巡检人员现场巡检并发现充电桩运行缺陷与故障，在运维人力成本的制约下，厂商的巡检力量薄弱，运维管理的实时性与及时性不够，新能源电动汽车充电桩的运维管理成本反而有所增加。

3 新能源电动汽车充电桩运维管理思路与方法

3.1新能源电动汽车充电桩运维管理思路

针对当前新能源电动汽车充电桩运维管理中存在的问题，提出一种运维一体化管理模式，对数字化技术、自动控制技术、传感器技术、物联网技术等进行组合优化与使用，有效整合新能源电动汽车充电桩的日常巡检、缺陷反馈、缺陷维修、日常养护，降低新能源电动汽车充电桩巡检与运维管理成本，提高运维管理与缺陷处理的工作效率，延长新能源电动汽车充电桩的使用寿命。

3.1.1新能源电动汽车充电桩运维一体化管理内容

新能源电动汽车充电桩运维管理主要包括充电桩日常运行状态巡检、发现缺陷反馈、缺陷维修与故障处理等。通过日常运行状态巡检、及时掌握新能源电动汽车充电桩的运行状态与异常情况，及时发现充电桩设备设施缺陷以及安全隐患，以便维修人员及时到现场进行缺陷处理与隐患消除，提高新能源电动汽车充电桩运行的安全性。充电桩的缺陷维修与故障处理需要充电桩厂商安排工作人员到现场进行缺陷确认与设备检修，过程中涉及诸多工程任务单，如缺陷派单表、检修确认单、过程控制单等，通过规范化与流程化的管控，推动新能源电动汽车充电桩运维管理形成一个有机整体。

3.1.2新能源电动汽车充电桩运维一体化管理制度流程

为适配新能源电动汽车充电桩运维一体化管理这一目标，需根据管理内容以及分工职责优化管理制度与流程，进一步规范充电桩巡检、运维、养护、管理等工作。在运维一体化管理制度方面，可着眼于新能源电动汽车充电桩运维一体化管理的内容进行规章制度的梳理与完善，围绕巡检与运维人员管理、新能源电动汽车充电桩日常运行监测、充电桩营销管理等方面，利用规章制度详细列明充电桩设备设施巡检要求、巡检内容、检修事项、技术标准、安全操作规程等，为新能源电动汽车充电桩运维一体化管理提供制度支持。在运维一体化管理流程方面，结合新能源电动汽车充电桩运维管理内容，设计与优化运维管理业务流程，巡检人员巡检发现充电桩设备设施缺陷，将缺陷提交检修单位，检修单位受理缺陷并正式派单，安排维修人员至现场进行核实，分析现场环境是否具备检修条件，以便考虑采取停电作业的方式进行检修，并及时将检修结果反馈提交给检修单位。

3.2新能源电动汽车充电桩运维管理方法

3.2.1新能源电动汽车充电桩三维可视化

为强化对新能源电动汽车充电桩的集成化管理，可利用GIS 技术、空间数据库技术等对新能源电动汽车充电桩进行空间数据组织与管理，实现对充电桩空间分布的直观化表达，其中充电桩可以以点状要素进行表达。同时，可利用三维建模技术对电动车充电桩进行三维可视化建模，通过二三维切换，为充电桩管理人员提供不同维度全局漫游与细节浏览的工具，以便充电桩管理人员统筹掌握片区内的所有新能源电动汽车充电桩（见图1）。

3.2.2新能源电动汽车充电桩设备监测

在新能源电动汽车充电桩二维表达、三维建模的基础上，依托物联网与传感器设备对每一个新能源电动汽车充电桩的设备功率、充电情况、安防动态、作业信息、实时状态等参数数据进行24h采集，实现对新能源电动汽车充电桩的全天时监测。新能源电动汽车充电桩设备监测是新能源电动汽车充电桩故障预测预警的重要数据源，通过对充电桩设备24h监测与运行状态参数采集，可以从数据中分析与挖掘出充电桩设备的相关运行状况。新能源电动汽车充电桩设备监测可作为新能源电动汽车充电桩巡检的辅助构成，以便巡检人员有针对性地对监测异常情况进行故障缺陷排查。同时，新能源电动汽车充电桩设备长时间监测下所积累的新能源电动汽车充电桩运行数据可以用于充电桩管理历史状态的追溯，便于管理人员通过时间查询检索到特定时间内的充电桩运行情况。当前，数字孪生技术发展迅速，在工业领域应用较为深入，可面向新能源电动汽车充电桩构建数字化孪生，通过对孪生充电桩进行分析，可以提高充电桩设备监测的准确度。如某充电桩生产厂商通过百度云新能源云平台下的云端模型训练机制，对充电桩检测设备进行大数据模型训练。同时，再通过百度边缘计算将算法部署在本地智能边缘，形成本地充电桩的数字化孪生。基于此，检测人员可先用设备进行充电作业过程的数据采集，然后通过检测设备进行充电作业的效果分析算法，并让设备再进行多维度的函数进行分析，让充电器检测装置将分析好的数据结果传回至百度云的天工物联网上，使全部线下检测设备拥有实时化输出作业的功能，从而让线上的云端检测平台实现信息同步的能力。

3.2.3新能源电动汽车充电桩运维闭环管理

传统的新能源电动汽车充电桩运维管理以人工为主，自新能源电动汽车充电桩日常巡检发现故障或缺陷，至故障或缺陷上报、厂商安排维修人员复核与维修、维修情况反馈等流程的闭环管理存在一定的时间滞后性。利用信息化技术与信息管理系统对新能源电动汽车充电桩运维闭环管理的流程进行业务化梳理，并利用线上实时填报巡检发现故障或缺陷单、缺陷单线上的流转审批与派单、缺陷单受理与现场维修、缺陷单维修情况反馈等推动新能源电动汽车充电桩运维流程的闭环式管理。新能源电动汽车充电桩运维闭环管理可以避免日常巡检发现的设备故障，或缺陷出现遗漏而未能及时维修，也可以较好地提高新能源电动汽车充电桩运维的效率，通过派单、维修、反馈等中间过程的留痕，确保每一个流程任务分解清晰、责任分解到人，实现相关责任人与工作成效的线上追溯。

3.2.4新能源电动汽车充电桩故障诊断

故障诊断与预警可以有效降低新能源电动汽车充电桩的实际故障率，延长新能源电动汽车充电桩设备的实际使用寿命。新能源电动汽车充电桩故障诊断是在新能源电动汽车充电桩三维建模与设备全天监测的基础上，依托监测的设备运行参数进行统计分析与数据挖掘，引入故障树、深度学习算法等对设备运行参数中的异常情况及时发现，并依据此异常情况进行新能源电动汽车充电桩故障准确诊断，评判出新能源电动汽车充电桩的故障类型、故障原因以及故障发生的大概位置，以便新能源电动汽车充电桩设备监控平台的管理人员及时通过远程控制模块调整充电桩的启闭状态，减少充电桩继续使用给充电桩设备以及新能源电动汽车带来损害。使用高灵敏度的火情数据传感器，通过布置在充电桩内部的数据采集装置，监测环境温度、气体成分等信息，智能判断内部火灾情况，可早期探测到火灾并按各种警报预案进行上报，以便采取一系列干预动作，如预降温、传递信号至控制系统。

4 安科瑞充电桩收费运营云平台系统选型方案

4.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充电柱收费运营云平台系统通过物联网技术对接入系统的电动电动自行车充电站以及各个充电整法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，资要管理、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应用场所

适用于民用建筑、一般工业建筑、居住小区、实业单位、商业综合体、学校、园区等充电桩模式的充电基础设施设计。

4.3系统结构

系统分为四层：

1）即数据采集层、网络传输层、数据**层和客户端层。

2）数据采集层：包括电瓶车智能充电桩通讯协议为标准modbus-rtu。电瓶车智能充电桩用于采集充电回路的电力参数，并进行电能计量和保护。

3）网络传输层：通过4G网络将数据上传至搭建好的数据库服务器。

4）数据**层：包含应用服务器和数据服务器，应用服务器部署数据采集服务、WEB网站，数据服务器部署实时数据库、历史数据库、基础数据库。

5）应客户端层：系统管理员可在浏览器中访问电瓶车充电桩收费平台。终端充电用户通过刷卡扫码的方式启动充电。

小区充电平台功能主要涵盖充电设施智能化大屏、实时监控、交易管理、故障管理、统计分析、基础数据管理等功能，同时为运维人员提供运维APP，充电用户提供充电小程序。

4.4 安科瑞充电桩云平台系统功能

4.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站点分布情况，对设备状态、设备使用率、充电次数、充电时长、充电金额、充电度数、充电桩故障等进行统计显示，同时可查看每个站点的站点信息、充电桩列表、充电记录、收益、能耗、故障记录等。统一管理小区充电桩，查看设备使用率，合理分配资源。

4.4.2实时监控

实时监视充电设施运行状况，主要包括充电桩运行状态、回路状态、充电过程中的充电电量、充电电压/电流，充电桩告警信息等。

4.4.3交易管理

平台管理人员可管理充电用户账户，对其进行账户进行充值、退款、冻结、注销等操作，可查看小区用户每日的充电交易详细信息。

4.4.4故障管理

设备自动上报故障信息，平台管理人员可通过平台查看故障信息并进行派发处理，同时运维人员可通过运维APP收取故障推送，运维人员在运维工作完成后将结果上报。充电用户也可通过充电小程序反馈现场问题。

4.4.5统计分析

通过系统平台，从充电站点、充电设施、、充电时间、充电方式等不同角度，查询充电交易统计信息、能耗统计信息等。

4.4.6基础数据管理

在系统平台建立运营商户，运营商可建立和管理其运营所需站点和充电设施，维护充电设施信息、价格策略、折扣、优惠活动，同时可管理在线卡用户充值、 冻结和解绑。

4.4.7运维APP

面向运维人员使用，可以对站点和充电桩进行管理、能够进行故障闭环处理、查询流量卡使用情况、查询充电充值情况，进行远程参数设置，同时可接收故障推送

4.4.8充电小程序

面向充电用户使用，可查看附近空闲设备，主要包含扫码充电、账户充值，充电卡绑定、交易查询、故障申诉等功能。

4.5系统硬件配置

5 结语

新能源电动汽车以电能为能量源，清洁能源的使用可以减少新能源电动汽车行驶过程中造成的污染。新能源电动汽车充电桩是为新能源电动汽车提供电能补给的设备，在新能源电动汽车飞速发展的现阶段，充电桩的运维管理水平直接关系到新能源电动汽车的实用性。 当前，新能源电动汽车充电桩存在区域分布不均、运维管理不及时等问题，影响充电桩的实际使用率以及运营管理成本。鉴于此，需引入计算机技术、数字化技术、信息化技术对新能源电动汽车充电桩的运维管理模式进行创新，对运维管理流程与运维管理内容进行梳理与数字化，实现新能源电动汽车充电桩设备运行状态全天时监测、设备巡检运维流程化管控、故障或缺陷诊断预警等，延长新能源电动汽车充电桩的使用寿命。

参考文献

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[3] 安科瑞企业微电网设计及应用手册2023.09版.