易允恒

安科瑞電氣股份有限公司 201801

摘要

隨著電動(dòng)汽車行業(yè)的快速發(fā)展，充電設(shè)施的安全性與智能化水平日益受到重視。本文針對(duì)電動(dòng)汽車充電樁的絕緣安全問題，探討了智能化自檢裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。通過分析現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一套基于NB-IoT技術(shù)的充電樁絕緣智能化自檢系統(tǒng)方案，并討論了其功能、效果以及在不同場(chǎng)景的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞

電動(dòng)汽車；充電樁；絕緣安全；智能化自檢；NB-IoT

一.引言

電動(dòng)汽車作為新能源汽車的重要分支，其普及程度與充電基礎(chǔ)設(shè)施的完善程度密切相關(guān)。充電樁作為電動(dòng)汽車充電的關(guān)鍵設(shè)備，其絕緣安全直接關(guān)系到用戶的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，開發(fā)一套能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控充電樁絕緣狀態(tài)、自動(dòng)檢測(cè)并預(yù)警的智能化自檢裝置顯得尤為重要。

二.系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成：

傳感器模塊：負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)充電樁的絕緣電阻值。

通信模塊：采用NB-IoT技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。

控制單元：處理傳感器數(shù)據(jù)，執(zhí)行自檢邏輯，并進(jìn)行故障判斷。

云端服務(wù)器：存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)分析和遠(yuǎn)程管理功能。

客戶端應(yīng)用：供用戶和維護(hù)人員查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史記錄，接收?qǐng)?bào)警信息。

絕緣檢測(cè)方法

本系統(tǒng)采用不平衡電橋法進(jìn)行絕緣檢測(cè)，該方法具有較高的靈敏度和可靠性。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)絕緣電阻值的變化，系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的絕緣問題。

實(shí)現(xiàn)方案

系統(tǒng)通過在充電樁內(nèi)部安裝絕緣檢測(cè)傳感器，并通過NB-IoT模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送至云端服務(wù)器。服務(wù)器端運(yùn)行的軟件負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析和報(bào)警邏輯的執(zhí)行。用戶和維護(hù)人員可以通過客戶端應(yīng)用實(shí)時(shí)監(jiān)控充電樁狀態(tài)。

三.功能與效果

該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能：

實(shí)時(shí)監(jiān)控充電樁的絕緣狀態(tài)。

自動(dòng)檢測(cè)絕緣故障并發(fā)出報(bào)警。

遠(yuǎn)程管理充電樁，優(yōu)化充電服務(wù)。

提供詳盡的數(shù)據(jù)分析和歷史記錄查詢。

通過這些功能，能夠顯著提升充電樁的安全性，減少因絕緣問題導(dǎo)致的事故風(fēng)險(xiǎn)。

四.安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)系統(tǒng)選型方案

4.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)接入系統(tǒng)的電動(dòng)電動(dòng)自行車充電站以及各個(gè)充電整法行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控充電樁運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理，交易結(jié)算，資要管理、電能管理，明細(xì)查詢等。同時(shí)對(duì)充電機(jī)過溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣低各類故障進(jìn)行預(yù)警；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

4.2應(yīng)用場(chǎng)所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實(shí)業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)分為四層：

1）即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)層和客戶端層。

2）數(shù)據(jù)采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù)，并進(jìn)行電能計(jì)量和保護(hù)。

3）網(wǎng)絡(luò)傳輸層：通過4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

4）數(shù)據(jù)層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器部署數(shù)據(jù)采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務(wù)器部署實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。

5）應(yīng)客戶端層：系統(tǒng)管理員可在瀏覽器中訪問電瓶車充電樁收費(fèi)平臺(tái)。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動(dòng)充電。

小區(qū)充電平臺(tái)功能主要涵蓋充電設(shè)施智能化大屏、實(shí)時(shí)監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計(jì)分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能，同時(shí)為運(yùn)維人員提供運(yùn)維APP，充電用戶提供充電小程序。

4.4安科瑞充電樁云平臺(tái)系統(tǒng)功能

4.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點(diǎn)分布情況，對(duì)設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時(shí)長(zhǎng)、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)顯示，同時(shí)可查看每個(gè)站點(diǎn)的站點(diǎn)信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統(tǒng)一管理小區(qū)充電樁，查看設(shè)備使用率，合理分配資源。

4.4.2實(shí)時(shí)監(jiān)控

實(shí)時(shí)監(jiān)視充電設(shè)施運(yùn)行狀況，主要包括充電樁運(yùn)行狀態(tài)、回路狀態(tài)、充電過程中的充電電量、充電電壓電流，充電樁告警信息等。

4.4.3交易管理

平臺(tái)管理人員可管理充電用戶賬戶，對(duì)其進(jìn)行賬戶進(jìn)行充值、退款、凍結(jié)、注銷等操作，可查看小區(qū)用戶每日的充電交易詳細(xì)信息。

4.4.4故障管理

設(shè)備自動(dòng)上報(bào)故障信息，平臺(tái)管理人員可通過平臺(tái)查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理，同時(shí)運(yùn)維人員可通過運(yùn)維APP收取故障推送，運(yùn)維人員在運(yùn)維工作完成后將結(jié)果上報(bào)。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場(chǎng)問題。

4.4.5統(tǒng)計(jì)分析

通過系統(tǒng)平臺(tái)，從充電站點(diǎn)、充電設(shè)施、、充電時(shí)間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統(tǒng)計(jì)信息、能耗統(tǒng)計(jì)信息等。

4.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺(tái)建立運(yùn)營(yíng)商戶，運(yùn)營(yíng)商可建立和管理其運(yùn)營(yíng)所需站點(diǎn)和充電設(shè)施，維護(hù)充電設(shè)施信息、價(jià)格策略、折扣、優(yōu)惠活動(dòng)，同時(shí)可管理在線卡用戶充值、凍結(jié)和解綁。

4.4.7運(yùn)維APP

面向運(yùn)維人員使用，可以對(duì)站點(diǎn)和充電樁進(jìn)行管理、能夠進(jìn)行故障閉環(huán)處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電充值情況，進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置，同時(shí)可接收故障推送

4.4.8充電小程序

面向充電用戶使用，可查看附近空閑設(shè)備，主要包含掃碼充電、賬戶充值，充電卡綁定、交易查詢、故障申訴等功能。

4.5系統(tǒng)硬件配置

	額定功率120kW，三相五線制，防護(hù)等級(jí)IP54，具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測(cè)、智能計(jì)量、恒流恒壓、電池保護(hù)、遠(yuǎn)程升級(jí)，支持刷卡、掃碼、即插即用 通訊方式：4G/以太網(wǎng) 支持刷卡，掃碼、免費(fèi)充電
10路電瓶車智能充電樁	ACX10A系列		10路承載電流25A，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率5500W。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識(shí)別、遠(yuǎn)程升級(jí)、功率識(shí)別、獨(dú)立計(jì)量、告警上報(bào)。 ACX10A-TYHN：防護(hù)等級(jí)IP21，支持投幣、刷卡，掃碼、免費(fèi)充電 ACX10A-TYN：防護(hù)等級(jí)IP21，支持投幣、刷卡，免費(fèi)充電 ACX10A-YHW：防護(hù)等級(jí)IP65，支持刷卡，掃碼，免費(fèi)充電 ACX10A-YHN：防護(hù)等級(jí)IP21，支持刷卡，掃碼，免費(fèi)充電 ACX10A-YW：防護(hù)等級(jí)IP65，支持刷卡、免費(fèi)充電 ACX10A-MW：防護(hù)等級(jí)IP65，僅支持免費(fèi)充電
2路智能插座	ACX2A系列		2路承載電流20A，單路輸出電流10A，單回路功率2200W，總功率4400W。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識(shí)別、遠(yuǎn)程升級(jí)、功率識(shí)別，報(bào)警上報(bào)。 ACX2A-YHN：防護(hù)等級(jí)IP21，支持刷卡、掃碼充電 ACX2A-HN：防護(hù)等級(jí)IP21，支持掃碼充電 ACX2A-YN：防護(hù)等級(jí)IP21，支持刷卡充電
20路電瓶車智能充電樁	ACX20A系列		20路承載電流50A，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率11kW。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識(shí)別、遠(yuǎn)程升級(jí)、功率識(shí)別，報(bào)警上報(bào)。 ACX20A-YHN：防護(hù)等級(jí)IP21，支持刷卡，掃碼，免費(fèi)充電 ACX20A-YN：防護(hù)等級(jí)IP21，支持刷卡，免費(fèi)充電
落地式電瓶車智能充電樁	ACX10B系列		10路承載電流25A，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率5500W。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識(shí)別、遠(yuǎn)程升級(jí)、功率識(shí)別、獨(dú)立計(jì)量、告警上報(bào)。 ACX10B-YHW：戶外使用，落地式安裝，包含1臺(tái)主機(jī)及5根立柱，支持刷卡、掃碼充電,不帶廣告屏 ACX10B-YHW-LL：戶外使用，落地式安裝，包含1臺(tái)主機(jī)及5根立柱，支持刷卡、掃碼充電。液晶屏支持U盤本地投放圖片及視頻廣告
絕緣監(jiān)測(cè)儀	AIM-D100-ES

五.結(jié)束語

由上述內(nèi)容可以得知，在對(duì)電動(dòng)汽車的充電樁進(jìn)行使用時(shí)，需要提前進(jìn)行絕緣檢測(cè)，以保證其應(yīng)用的安全性。這便要求將絕緣檢測(cè)裝置控制模塊融入到充電樁內(nèi)，然后再進(jìn)行充電操作，只有切實(shí)保證絕緣性能后，方可進(jìn)入充電階段，這樣能夠有效降低因充電樁質(zhì)量問題而導(dǎo)致的電動(dòng)汽車受損，或?qū)Σ僮魅藛T人身安全所造成的威脅。

作者簡(jiǎn)介：

易允恒，男，本科 安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)?a target="_blank">智能電網(wǎng)供配電

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審核編輯 黃宇