新能源电动汽车充电桩运维管理及思路分析

栗凤岭

（国网安徽综合能源服务有限公司亳州分公司）

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，导致不可再生能源的枯竭[1]。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]。

2.2 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候、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全面、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）。

图1 新能源汽车智慧充电桩三维可视化运营系统（图片来源于网络）

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候监测。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，通过对充电桩设备全天候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重点排查。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精准度。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，最终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候监测的基础上，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精准诊断，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 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候监测、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。