[论文解读] Reliability of Open Public Electric Vehicle Direct Current Fast Chargers

David Rempel. Carleen Cullen, Mary Matteson Bryan+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 30, 2022

Electric Vehicles and Infrastructure被引用 4

一句话总结

本研究评估了大湾区181座开放公共直流快充桩中657个充电连接器的实际可靠性，现场检测发现仅72.5%的连接器功能正常。该结果与EVSP报告的95–98%正常运行时间存在显著差异，凸显了在公共电动汽车充电基础设施中，亟需对可靠性指标采用标准化定义，并引入第三方验证。

ABSTRACT

In order to achieve a rapid transition to electric vehicle driving, a highly reliable and easy to use charging infrastructure is critical to building confidence as consumers shift from using familiar gas vehicles to unfamiliar electric vehicles (EV). This study evaluated the functionality of the charging system for 657 EVSE (electric vehicle service equipment) CCS connectors (combined charging system) on all 181 open, public DCFC (direct current fast chargers) charging stations in the Greater Bay Area. An EVSE was evaluated as functional if it charged an EV for 2 minutes or was charging an EV at the time the station was evaluated. Overall, 72.5% of the 657 EVSEs were functional. The cable was too short to reach the EV inlet for 4.9% of the EVSEs. Causes of 22.7% of EVSEs that were non-functioning were unresponsive or unavailable screens, payment system failures, charge initiation failures, network failures, or broken connectors. A random evaluation of 10% of the EVSEs, approximately 8 days after the first evaluation, demonstrated no overall change in functionality. This level of functionality appears to conflict with the 95 to 98% uptime reported by the EV service providers (EVSPs) who operate the EV charging stations. The findings suggest a need for shared, precise definitions of and calculations for reliability, uptime, downtime, and excluded time, as applied to open public DCFCs, with verification by third-party evaluation.

研究动机与目标

• 评估大湾区开放公共直流快充桩（DCFCs）的实际功能可靠性。
• 识别影响EVSE（电动汽车供电设备）功能性的常见故障模式。
• 将实际运行表现与EV服务提供商（EVSPs）报告的正常运行时间进行对比。
• 揭示电动汽车充电行业中可靠性定义与报告实践中的不一致问题。
• 倡导通过第三方独立验证，建立统一的正常运行时间、停机时间及排除时间等指标标准。

提出的方法

• 对大湾区181座开放公共DCFC站点进行了现场评估。
• 通过尝试为电动汽车充电至少2分钟，测试每个EVSE连接器的功能性。
• 根据故障类别对无法正常工作的EVSE进行分类：屏幕无响应、支付问题、充电启动失败、网络中断或连接器损坏。
• 测量电缆可及性，以判断物理限制是否导致无法连接。
• 约8天后对10%的EVSE重新评估，以检验其功能性的短期稳定性。
• 将实际观察到的功能率与EVSP报告的正常运行时间数据进行对比，识别差异。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于实地现场测试，大湾区开放公共直流快充桩的实际功能可靠性如何？
• RQ2 公共DCFC站点中EVSE无法正常工作的主要技术与操作原因是什么？
• RQ3 实际功能表现与EVSP报告的95–98%正常运行时间相比如何？
• RQ4 如通过重复评估所示，EVSE的功能性在短期内是否保持稳定？
• RQ5 对正常运行时间及排除时间的定义不一致，在多大程度上导致了报告数据的差异？

主要发现

• 在评估的657个EVSE连接器中，72.5%功能正常，即能够成功为电动汽车充电至少2分钟，或在检查时正在充电。
• 4.9%的EVSE因电缆长度不足，无法连接至电动汽车充电口而无法使用。
• 22.7%的无法正常工作EVSE由系统级故障引起，包括屏幕无响应、支付系统故障、充电启动问题、网络中断或连接器损坏。
• 约8天后对10%的EVSE进行的复查显示，其功能未发生显著变化，表明其在短期内性能稳定。
• 观察到的72.5%功能率与EVSP报告的95–98%正常运行时间存在显著差异，表明报告存在不一致。
• 本研究结论指出，亟需建立共享的、精确的可靠性指标定义，包括正常运行时间、停机时间及排除时间，并通过独立第三方评估进行验证。