电动汽车智能充电桩：设计、应用与可持续发展的绿色纽带

安科瑞鲁一扬15821697760

摘要：在社会高速演进、生态文明建设浪潮汹涌的当下，自然资源保护成为时代强音。自卡尔·弗里特立奇·奔驰于二次工业革命铸就首辆汽车后，传统燃油动力交通工具凭借石化燃料（石油、煤炭等）纵横驰骋，却也因不可再生、消耗迅猛及环境污染严重等沉疴，陷入发展困境。值此背景，中国聚焦电动汽车研发，力求在节约资源、推动社会高效稳定前行的征程中踏出铿锵步伐，奏响绿色交通乐章。

关键词：电动汽车 智能充电桩 设计与应用

0引言

当今时代，汽车如潮水般涌入生活，在带来出行便捷的同时，也给生态环境蒙上阴影。电动汽车宛如破局的“绿色先锋”，以低污染、助出行的显著优势崭露头角。然而，续航难题恰似“达摩克利斯之剑”高悬，智能化续航方案的探寻迫在眉睫，这不仅关乎电动汽车的“命运走向”，更是牵系绿色交通愿景能否照进现实的关键“拼图”。

1充电桩的环境要求

电动汽车充电桩多扎根户外，需直面风雨洗礼、寒暑侵袭。材质选用上，不锈钢担纲结构主材，凭防锈蚀、御尘沙、抗极端之能，筑牢坚实“躯壳”；显示与刷卡区则以 PC 材料“加持”，借抗腐蚀、阻燃自熄、强韧耐用之特性，护航功能“内核”。国标 Q/GDW485 - 2010 严规环境“门槛”：温度于 - 20℃至 + 50℃间“徘徊”，湿度在 5% - 95%（无凝结）“游弋”，海拔 2000m 为上限，防护等级契合 IP54 及尘、沙、盐雾相关国标要求，底部移动装置添便捷，确保其在复杂户外环境稳立潮头、正常运转。

2充电桩能耗评价标准

中国新能源汽车评价规程匠心独运，立“30min 快速充电效能”能效指标。当车辆电量濒于“枯竭”，以 120kW 充电桩“赋能”30min，将充入电量换算为常规工况续航里程，借精细评分标准（如表 1），为充电桩能效精准“画像”，指引行业高效发展“航向”。

3智能充电桩设计应用

3.1 软件系统设计

3.1.1 主控模块

以用户用电诉求为“北斗星”，量身定制服务策略，精准匹配后向硬件“麾下”输送数据，驱动充电流程，恰似运筹帷幄的“指挥官”，掌控全局、调度有方。

表 1  充电效能的评分标准

3.1.2 安全模块

作为安全存储“堡垒”，由密匙、解密、加密等多元单元构筑。IC 卡或二维码付费瞬间，自动加密用户信息，密匙管理“一夫当关”，严防黑客，解密单元“火眼金睛”，精准识别交易信息，筑牢安全防线，护航用户权益。

3.1.3 电气设计

防静电设计为通信电路“保驾护航”，双向瞬态抑制二极管接地稳控电流“脉搏”；内控板与功能模块间，电能计量、无线通信、触屏显示等线路“互联互通”，编织高效稳定电路“神经网络”。

3.1.4 环境模块设计

鉴于户外部署，高温、严寒、电磁干扰如“暗礁”潜伏。选材聚焦耐寒耐热、抗干扰特质，磁环、磁柱“披挂上阵”，削减干扰，零件质量严守标准，为充电桩应对复杂气候、稳定运行“赋能”。

3.2 硬件框架组成

充电池监控系统“坐镇中军”，将 380V 交流电网电源“驯服”为电动汽车适配直流电源。IC 卡“化身钥匙”，解锁用户专属信息与充电详情。中央主控板“领衔主演”，集充电启停、运行监控、数据传输于一身，串口多元、功能齐备；显示屏、读卡器、电表、键盘等“众星拱月”，协同构筑硬件“生态”。且建设考量地域温差、防潮防水、电磁屏蔽，镀锌钢板、专用通信线“各显神通”，强化整体稳定性与适应性。

4智能充电桩互联互通设计方案

4.1 系统实现

4.1.1 设备实现

硬件择取低功耗、高速 ARM 架构 32 位处理器，携手 UART、SPI 等串行接口与继电器电路，“锻造”坚实硬件基础；软件植入 Linux、WindowsCE 等嵌入式系统，“激发”高效开发与稳定运行“潜能”，满足多场景、多功能应用诉求。

4.1.2 安全性

统一协议（EDP 协议）为通信“秘钥”，贯穿设备与平台，加密传输、鉴权登录“双保险”，于服务器“牵线搭桥”，实现信息双向畅达、设备互联互通，严守数据安全“红线”。

4.1.3 后台管理

借统一协议“东风”，后台人员凭云平台账号“登堂入室”，实时“瞭望”设备状态，故障排查、配置更新、资料共享“一键操作”，打破时空局限，实现精细化管理。

4.2 产品验证

立足新能源汽车智能充电桩，依托 RESTfulAPI 与 EDP 协议“编织”通信网络，以腾讯、阿里云平台为“舞台”。用户扫码（微信、支付宝）即入小程序便捷支付充电，“挣脱”厂家 App 束缚，提升体验；厂家借此“黏住”用户、拓展市场，实现双赢，为产品市场化、规模化应用“破冰”。

5安科瑞充电桩收费运营云平台

5.1概述

AcrelCloud - 9000 系统借物联网“纽带”，与多类充电站、充电桩“无缝对接”，开启 7×24 小时数据“采集之旅”，精准监控运行、精细管理充电、审慎预警故障；支持多支付渠道（微信、支付宝、云闪付），“解锁”便捷充电“新姿势”。

5.2应用场合

从住宅小区到企事业单位，自医院、景区至商业综合体，再到高速服务区等，身影遍布，依场景“定制”服务，融入生活“肌理”，赋能各领域绿色出行基础设施建设。

5.3系统结构

现场设备层“广纳贤才”，传感器“集群”（电力、电能质量、火灾、温度等）汇聚数据；网络通讯层“智能网关”担纲，规约转换、数据存储、断网续传“一气呵成”，保数据“生命线”畅通；平台管理层“双剑合璧”（应用与数据服务器），于 PC 端、移动端“筑台”，监测配电、充电、人员，实现支付、运营管理“一站式”服务。

5.4平台功能描述

5.4.1充电服务

设施搜素、地图寻址、在线支付、结算导航等功能“环环相扣”，为用户“绘制”清晰充电“路线图”。

5.4.2首页总览

日、月维度开户、充值、充电等核心数据“一屏尽览”，环比、同比分析“洞察”趋势，桩站分布“导航”寻桩，充电统计“复盘”运营。

5.4.3交易结算

价格策略、预收费、账单管理、营收报表“精算”财务，把控收支“脉搏”。

5.4.4故障管理

故障记录、处理、确认、分析“全链覆盖”，助运维高效“诊断”、精准“施策”。

5.4.5统计分析

曲线、能耗剖析运营态势，收益、趋势解读市场“密码”，为决策“点睛”。

5.4.6运营报告

按用户周期梳理站、桩运行、交易、报警等信息，成分析报告，“沉淀”经验、指引方向。

5.4.7APP、小程序移动端支持

模糊、地图搜索电桩，扫码支付、信息监测“指尖操作”，便捷随身。

5.4.8资源管理

站、桩、用户档案“精细管理”，运行、交易异常“火眼金睛”，保资源高效利用。

5.5选型配置

类型	型号	图片	功能
安科瑞汽车充电桩收费运营云平台	AcrelCloud-9000

	(一)资源管理 充电站档案管理，充电桩档案管理，用户档案管理，充电桩异常交易监测 (二)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 (三)用户管理 用户注册，用户登录，用户帐户管理 (四)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 (五)微信小程序 扫码充电，账单查询、充电信息监测等功能 (六)数据服务 数据采集，数据存储和解析 (七)收益隔天结转到帐
安科瑞电瓶车充电桩收费运营云平台	AcrelCloud-9500

	(一)资源管理 充电站档案管理，充电桩档案管理，用户档案管理，充电桩异常交易监测 (二)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 (三)用户管理 用户注册，用户登录，用户帐户管理 (四)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 (五)微信小程序 扫码充电，账单查询、充电信息监测等功能 (六)数据服务 数据采集，数据存储和解析 (七)收益隔天结转到帐
IC卡汽车充电桩管理系统（本地单价版）	Acrel-AVMS	/	输入输出：AC220V 1个充电接口，充电线长5米；输出功率7KW;扫码刷卡支付;标配 无线通讯：4G、WIFI、蓝牙三选一 （下单备注规格，无备注默认4G通讯）
10路电瓶车智能充电桩	ACX10A系列

	10路最大承载电流25A，单路最大输出电流3A，单回路最大功率1000W，总功率5500W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护。故障回路识别、远程升级、功率识别、独立计量、告警上报。 可选配：K(进线漏保) C(每回路测温) J(进线计量，单相电能表) L(进线漏电监测，超限跳开所有回路) ACX10A-TYHN 户内使(IP21),支持投币、刷卡，扫码、免费充电 ACX10A-TYN 户内使用(IP21)，支持投币、刷卡，免费充电 ACX10A-YHW 户外使用(IP65)，支持刷卡，扫码，免费充电 ACX10A-YHN 户内使用(IP21)，支持刷卡，扫码，免费充电 ACX10A-YW户外使用(IP65),支持刷卡、免费充电 ACX10A-MW 户外使用(IP65)，仅免费充电，不能刷卡扫码
20路电瓶车智能充电桩	ACX20A系列

	20路最大承载电流50A，单路最大输出电流3A，单回路最大功率1000W，总功率11kW。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别，报警上报。可选配 K(进线漏保) C(每回路测温) J(进线计量，单相电能表) L(进线漏电监测，超限跳开所有回路) ACX20A-YHN 户内使用(IP21),支持刷卡，扫码，免费充电 ACX20A-YN 户内使用(IP21)，支持刷卡，免费充电
2路智能插座	ACX2A系列

	2路最大承载电流20A，单路最大输出电流10A，单回路最大功率2200W，总功率4400W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护。故障回路识别、远程升级、功率识别，报警上报。 ACX2A-YHN 户内使用(IP21)，支持刷卡、扫码充电，单路最大电流10A ACX2A-HN 户内使用(IP21)，支持扫码充电，单路最大电流10A ACX2A-YN 户内使用(IP21)，支持刷卡充电，单路最大电流10A
落地式电瓶车智能充电桩	ACX10B系列

	10路最大承载电流25A，单路最大输出电流3A，单回路最大功率1000W总功率5500W，充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护。故障回路识别、远程升级、功率识别、独立计量、告警上报可选配 K(进线漏保) C(每回路测温) J(进线计量，单相电能表) L(进线漏电监测，超限跳开所有回路) ACX10B-YHW 户外使用，落地式安装，包含1台主机及5根立柱，支持刷卡、扫码充电,不带广告屏 ACX10B-YHW-LL 户外使用，落地式安装，包含1台主机及5根立柱，支持刷卡、扫码充电。液晶屏支持U盘本地投放图片及视频广告
7KW交流充电桩	AEV-AC007D

	额定功率7kW，单相三线制，防护等级IP65，具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、远程升级，支持刷卡、扫码、即插即用。 通讯方式：4G/WIFI/蓝牙 支持刷卡，扫码、免费充电 可选配触摸显示屏（LCD)
30KW直流桩	AEV-DC030D

	额定功率30kW，三相五线制，防护等级IP54，具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远程升级，支持刷卡、扫码、即插即用 通讯方式：4G/以太网 支持刷卡，扫码、免费充电
60KW直流桩	AEV-DC060S

	额定功率60kW，三相五线制，防护等级IP54，具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远程升级，支持刷卡、扫码、即插即用 通讯方式：4G/以太网 支持刷卡，扫码、免费充电
120KW直流桩	AEV-DC120S

	额定功率120kW，三相五线制，防护等级IP54，具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远程升级，支持刷卡、扫码、即插即用 通讯方式：4G/以太网 支持刷卡，扫码、免费充电
IC充值卡	ACX10A-IC02

	充电桩配套购电卡
充值机	ACX10A-CZJ01

	电瓶车充电桩开卡读卡器
7kw交流充电桩立柱	AEV-AC007LZ		用于AEV-AC007D立柱安装
30kw直流充电桩立柱	AEV-DC030LZ

	用于30kw充电桩AEV-DC030D专用立柱套件，可实现落地式安装安装
汽车充电桩IC卡	M1射屏卡

	通过刷卡控制电动汽车充电桩的启停并扣费
汽车充电桩读卡器	读卡器

	汽车充电桩开卡读卡器
电气防火限流式保护器	ASCP200-40B

	壁挂式安装，可实现短路限流灭弧保护、过载限流保护、内部超温限流保护、过欠压保护、漏电监测、线缆温度监测等功能；1路RS485通讯，1路NB 无线通讯(选配)；额定电流为0~40A，额定电流菜单可设。
导轨式电能表	ADL200

	单相U、I 、P、Q、S、PF、F 等全电参量测量， 有功无功电能统计；LCD显示；可选配 RS485 通讯功能，方便用户电瓶车充电桩汽车充电桩进行用电监测计量。
导轨式直流电能表	DJSF1352-RN

直流电压、电流、功率测量及正反向电能计量，复费率电能统计，SOE事件记录；红外通讯，电压最大输入1000V,电流外接分流器接入（75mV)或霍尔元件接入（0-5V)导轨式安装，电能精度1级，8位LCD显示，标配2路开关量输入，2路开关量输出，1路 RS485 通讯，1路直流电能计量，AC/DC85-265V，供充电桩直流计量。

6结语

智能充电桩建设征途非坦途，供电热损如“隐疾”，处置不当易酿安全“大祸”，散热系统“加持”不可或缺。但瑕不掩瑜，其整体设计应用为电动汽车续航“续航”，为环保事业“添翼”，于推广绿色出行、守护生态家园意义深远，未来持续优化、拓展应用，有望重塑交通能源格局，奏响可持续发展“最强音”。

参考文献

［1］杨晶.电动汽车智能充电桩的设计[J].电子技术与软件工程2019

［2］邵朝喜，马智杰.电动汽车智能充电桩的设计探究[J].电视技术2019

［3］周超.电动汽车智能充电桩的设计与应用2021

［4］安科瑞企业微电网设计与应用手册2020.06

审核编辑 黄宇