电动汽车充电桩的远程监测评价方法分析

谢磊雷 陈苏声 刘邓

摘要：伴随着实现碳达峰、碳中和目标，电动汽车及充电桩在国内各个区域得到了广泛而有效的应用。由于电动汽车充电桩实行的是无人监管的管理模式，因此想要对其进行远程监控就只能通过搭建电动汽车充电桩的监测平台，才能实现对充电桩的远程监测。本文简单概述了电动汽车充电桩远程监测平台的工作模式，明确乐远程监测相关设备和通信协议等方面的相关需求，并结合当前国内对充电桩的检测、检定以及校准的要求，针对电动汽车充电桩，从其计量性能以及产品的质量与安全等多方面提出了相应的远程监测评价方法。

關键词：电动汽车;充电桩;远程监测;充电桩监测评价

前言：随着我国提出力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标，电动汽车行业在自身的快速发展的同时，还促进了电动汽车充电桩行业的整体提升。而随着我国加大了对电动汽车行业的扶持力度，使得电动汽车充电桩逐步成为了现代城市中的基础配套设施的重要组成部分。同时，由于电动汽车充电桩自身不仅具备相应的智能终端功能，还具备了计量功能。因此，当客户利用充电桩进对电动汽车进行充电时，除了出现可能难以避免的产品质量问题以及安全隐患问题之外，还有可能遇到计量校准方面的问题。随着2019年底国家强制将电动汽车充电桩纳入强制计量检定目录之中，进而对电动汽车充电桩的远程监测评价方法提出了更高的要求。因此，如何结合国家计量检定过程以及与充电桩相关标准，对充电桩进行远程监测评价，成为了当下需要注重的问题。

一、电动汽车充电桩的远程监测平台工作原理

电动汽车充电桩远程监测平台使得其对电动汽车充电桩实施的计量监测与评价分析，通过云平台数据功能进行有效分析。其远程监测工作原理见图表1。

由上图1可以得知，电动汽车充电桩的远程监测平台从结构上来看，主要包括三个层级：用户层、平台服务器以及设备层。而平台服务器自身又包含了四个部分：系统功能板块、数据接收单元、数据库以及接口层等。平台服务器不仅能够满足对接收到的数据进行解析和组装，使其转变为可识别的序列对象，还能够经过处理进行长期存储。同时，系统功能板块根据系统业务的执行逻辑和操作流程，可以有效满足系统功能的需求，比如说GIS地图分布、可视化图表展示以及数据统计分析和数据记录判断等功能，为电动汽车充电桩远程监测平台提供相应的服务。此外，电动汽车充电桩远程监测平台的设备层利用物联网技术，对电动汽车的充电桩以及配电终端等相应的能源设备的数据和状态，进行有效的测量和监控，最后通过相应的通信模块与平台服务器的数据库进行连接[1]。

二、电动汽车充电桩的远程监测模块标准需求

（一）充电桩远程监测的范围测量

电动汽车充电桩所需的远程监测模块主要位于充电桩远程监测平台的设备层之中。按照充电桩的种类，可以将其分为直流和交流等两部分监测模块。电动汽车充电桩远程监测模块的范围应能够覆盖当前市场常规类型的电动汽车充电桩。其中，直流远程监测模块的电流、电压范围分别为5A～300 A和10V1000V;而交流远程监测模块的电流、电压范围则为0.05A～80A与30V～480V。

（二）充电桩远程监测模块的连接线方法

首先，从电动汽车充电桩远程交流监测模块来看，该部分与充电桩体进行连接，为采样板进行供电、通信与测试。其电压接入端应与充电桩的电压侧并联，而电流接入端则会利用穿心电流传感器连接交流计量模块和充电桩。远程交流监测模块采样板的供电为12V的直流电压，可以利用远程交流监测模块引线与交流充电桩的连接通过12V开关电源产生。另外可以利用专用的9芯通信线和DTU通信模块串口两者进行连接，进行构成交流计量模块的通讯口。

其次，从电动汽车充电桩的远程直流监测模块来看，该部分和充电桩体进行连接，其电压接入端同样是与充电桩的电压侧并联，并同样利用会利用穿心电流传感器连接直流计量模块和直流充电桩。直流远程监测模块的供电部分与通信部分，分别采用了DC12V的供电方式、开关电源以及利用RS-485通信方式与J304端子接DTU模块等，作为通信部分，通过DTU模块和远程终端设备进行互相通信。最后，其测量采样的部分可以简单分为电压、电流采样等。

三、电动汽车充电桩的远程监测评价方法分析

（一）从充电桩计量性能方面的评价

首先，从电动汽车充电电能误差方面进行评价。当电动汽车在充电桩充电结束之后，充电桩显示界面所显示的充电电能值，和监测模块实际过程中采集的电压电流数据以及时间积分等等进行累计的电能值之差，进而来表示充电电能误差以及相对的误差。

其次，从充电桩付费金额的误差评价方面来说。当电动汽车充电结束之后，充电桩所显示相应的充电金额，和充电的电量以及该时段单位电价的乘积之差，进而来表示付费金额的误差。付费金额的误差应当符合电动汽车充电桩的准确度等级要求[2]。

最后，从充电桩充电时间误差方面评价，当充电桩的时间误差在远程监测系统下发给予充电桩标准时间之后，充电桩显示界面就会显示实际时间的误差，并且时间的误差首次远程监测不能超过5s，而后续的时间监测误差不能超过3分钟。

以上三种误差评价的误差判定应当结合国家计量检定规程文件JJG 1148-2018 《电动汽车交流充电桩检定规程》、或JJG1149-2018《电动汽车非车载充电机检定规程》。

（二）充电桩质量安全以及其性能的评价

首先，想要认识到电动汽车充电桩的质量安全以及性能安全，可以从其输出电流与电压的误差方面进行评价。当电动汽车充电桩在充电过程中，所显示的输出充电电流与电压和监测模块所实际采集到的充电输出电流和电压之间的误差以及与其负载点的输出电流与电压的误差均要以现场实际的情况所测值进行评估，并以相对的误差分别进行表示[3]。

其次，可以从充电桩的输出电流和电压的稳定性方面进行评价。在电动汽车充电桩额定的电流范围之中，以及电动汽车充电桩额定的电压范围之内，经过随机对充电运行过程的输出电流和输出电压进行监测，监测的时长均在10分钟左右。通过监测输出充电的电流实测值的曲线记录，结合实时的远程监测数据计算出电流和电压的稳定性。电动汽车充电桩的输出电流和输出电压的稳定性评价都要符合NB/T33001-2018《电动汽车非车载传导式充电机技术条件》或NB/T 33002-2018 电动汽车交流充电桩技术条件。

结语：

综上所述，想要对电动汽车充电桩进行远程监测评价，只有通过加强对计量检测规程以及校准的规范和各级的标准的合规，进行对相应的充电桩设备进行质检与校准，并将其录入监测系统平台之中。在通过相应的监测平台来判断电动汽车充电桩是否满足并符合国家的相关标准。同时，还可以从通信协议、产品质量以及安全性等方面来作为对充电桩的评价方法，并结合远程监测平台系统，来对电动汽车充电桩进行管理。而其充电桩的远程监测评价方法的成功，进一步降低了计量产业的成本，提高了地方政府对电动汽车充电桩的监管工作效率，促进了充电桩监测、监管技术的提升，从而使得电动汽车充电桩行业健康稳定的发展。

参考文献：

[1]陈文，赵玉祥，孙佳琪.电动汽车充电桩远程监测评价方法的研究[J].仪表技术，2020（4）：25-28.

[2]钟尚染，叶强，杨迁.电动汽车充电桩常见故障及其诊断研究[J].中国设备工程，2021（13）：44-45.

[3]王伟贤，孙舟，潘鸣宇，等.基于模糊层次分析法的电动汽车充电桩信息安全风险评估方法[J].中国电力，2021，54（1）：96-103.