【解決方案】電動(dòng)汽車充電樁檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用及分析

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

    隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，全球環(huán)境問題日益加劇，石油等化石型能源日趨枯竭，因此開發(fā) 的新能源汽車是大勢(shì)所趨。電動(dòng)汽車的出現(xiàn)，會(huì)緩*環(huán)境污染問題，但是如果要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，充電樁等配套產(chǎn)業(yè)也 隨之同步發(fā)展。電動(dòng)汽車的充電方式包括：直流充電方式、交流充電方式、更換電池方式三種，其中直流充電方式的充電速度 快，能夠滿足人們對(duì)于電動(dòng)汽車充電快速性的需求，因此設(shè)計(jì)一款充電速度快、安全性高的電動(dòng)汽車智能充電樁具有重大的環(huán)保意義和科學(xué)價(jià)值。

1.電動(dòng)汽車充電樁的特點(diǎn)

   交流充電樁與直流充電樁是充電樁當(dāng)中 重要的兩個(gè)組成部分。交流充電樁可以為電動(dòng)車內(nèi)部的車載充電機(jī)提供 的電源；直流充電樁可以為電動(dòng)汽車內(nèi)部的電池運(yùn)行系統(tǒng)充電變動(dòng)需求輸出功率。隨著時(shí)間的不斷推移，我們國家的充電行業(yè)呈現(xiàn)出高速的發(fā)展態(tài)勢(shì)，充電樁不斷建設(shè)與完善現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的制定、建設(shè)、布局等等，但是因?yàn)槭艿浇ㄔO(shè)環(huán)境問題、安裝調(diào)試問題等各方面因素所帶來的影響，增加各種問題發(fā)生的可能和概率，主要表現(xiàn)在多個(gè)方面，

（1）充電樁發(fā)生問題的可能性非常大?，F(xiàn)如今許多充電樁在充電過程當(dāng)中會(huì)出現(xiàn)線路中斷問題，對(duì)于用戶的正常使用帶來較大影響。

（2）并未形成具有統(tǒng)一性特點(diǎn)的充電樁標(biāo)準(zhǔn)。所以無法匹配全部車型，也沒有辦法滿足客戶所提出來的多樣化要求。

（3）充電樁質(zhì)量良莠不齊，所以造成在具體應(yīng)用過程當(dāng)中出現(xiàn)各種安全問題。因此相關(guān)部門需對(duì)電動(dòng)汽車加大研究的力度，正視電動(dòng)汽車充電樁檢測(cè)問題，之后應(yīng)用科學(xué)的方法與技術(shù)，大幅度提高充電樁使用水平和效率。

2.電動(dòng)汽車充電樁檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用及分析

2.1交流充電樁檢測(cè)裝置產(chǎn)品創(chuàng)新點(diǎn)

（1）解決社會(huì)汽車移動(dòng)需求的痛點(diǎn)問題。充電樁生產(chǎn)廠家組裝好準(zhǔn)備出廠的充電樁，需要進(jìn)行充電測(cè)試，以預(yù)估充電樁售后企業(yè)維修人員在面對(duì)車主反饋車輛不能上電充電等故障情況。交流充電樁檢測(cè)裝置需具備輕型、操作簡(jiǎn)單、使用空間小的特征，以解決充電售后工程師應(yīng)急外出，方便進(jìn)行快速檢測(cè)維修的問題。

（2）抓住關(guān)鍵電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電技術(shù)探索。交流充電樁檢測(cè)裝置采用人性化手提把的箱體；安全防護(hù)鎖、兒童安全防護(hù)門、高阻燃PC顆粒面板、短路保護(hù)、漏電保護(hù)等電氣防護(hù)設(shè)計(jì)用于保護(hù)人身及設(shè)備安全；智能控制主板，采用大屏藍(lán)膜全視角液晶屏，防水鉆紋，人性化拉手等精細(xì)工藝；充電一鍵啟動(dòng)開關(guān)，負(fù)載五孔輸出接口，預(yù)留可擴(kuò)展更多功能電量累計(jì)、溫度測(cè)試、交流電壓、交流電流、時(shí)間計(jì)時(shí)、藍(lán)牙數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)等；操作簡(jiǎn)單，采用彩色電路，配置操作手冊(cè)。

（3）提出輕型化與結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)結(jié)合。本項(xiàng)目所研究的是設(shè)計(jì)制作一種人性化手持式的交流充電樁檢測(cè)裝置，具有輕型化、操作簡(jiǎn)單、耐用、安全、 等特點(diǎn)的交流充電樁檢測(cè)裝置，適用于所有歐標(biāo)交流充電樁安裝測(cè)試，采用人性化手持式交流充電樁檢測(cè)裝置，結(jié)合電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電連接裝置通用要求，模擬車輛充電啟停，充電一鍵啟動(dòng)功能，液晶顯示屏各數(shù)值讀取。

2.2快速充電策略

     電動(dòng)汽車充電時(shí)其充電可接受比是變化的，與動(dòng)力電池的放電率和放電深*有關(guān)。所以在充電時(shí)同樣可以進(jìn)行放電操作，以降低充電時(shí)間，改*充電特性。如果在充電初始階段進(jìn)行正負(fù)脈沖充電，雖然可以提高動(dòng)力電池的可接受充電電流，但是也增加了充電時(shí)間。因此本文提出一種分段式充電策略實(shí)現(xiàn)對(duì)智能充電樁的充電控制。

    一共將充電階段分為四個(gè)階段，即預(yù)充電階段、分段恒流充電階段、正負(fù)脈沖充電階段、恒電壓充電階段。

1）預(yù)充電階段：這個(gè)階段動(dòng)力電池的SOC一般情況下不超過10%，其作用是保護(hù)電池。首先要檢測(cè)動(dòng)力電池的端電壓，如果小于2.55V則說明動(dòng)力電池處于過放電狀態(tài)，需要進(jìn)行小電流預(yù)充電，在進(jìn)行快速充電之前進(jìn)行小電流充電是十分必要的。在動(dòng)力電池過放電狀態(tài)時(shí)對(duì)其進(jìn)行快速充電會(huì)造成動(dòng)力電池的損傷。

2）分段恒流充電階段：這個(gè)階段要短時(shí)間內(nèi) 大限度對(duì)電池進(jìn)行無損充電，首先檢測(cè)動(dòng)力電池的端電壓是否處于2.55V到3V之間，這個(gè)階段動(dòng)力電池的極化現(xiàn)象不明顯，不需要進(jìn)行去極化操作。將這個(gè)階段細(xì)分為七個(gè)小階段，使之與動(dòng)力電池的可接受電流變化規(guī)律相匹配。

3）正負(fù)脈沖充電階段：這個(gè)階段動(dòng)力電池極化現(xiàn)象嚴(yán)重，采用正脈沖充電的同時(shí)，還需要加入去極化負(fù)脈沖。首先要檢測(cè)動(dòng)力電池的端電壓值是否處于3V到3.3V之間。這個(gè)階段動(dòng)力電池的端電壓已經(jīng)接近3.3V，不適合進(jìn)行大電流充電，況且之前階段由于大電流充電造成動(dòng)力電池的極化現(xiàn)象比較嚴(yán)重。如果要縮短充電時(shí)間可以在采用正脈沖充電的同時(shí)，在正脈沖結(jié)束后加入一個(gè)短暫停歇和一個(gè)負(fù)脈沖，負(fù)脈沖的持續(xù)時(shí)間與動(dòng)力電池的極化程度相關(guān)。

2.3絕緣自檢測(cè)

   在充電樁啟動(dòng)充電前檢查整個(gè)充電回路絕緣性的過程中，絕緣自檢測(cè)是其中的一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)，整個(gè)檢測(cè)中充電樁通常會(huì)發(fā)生兩種故障，即開展絕緣檢測(cè)和絕緣檢測(cè)電壓值的錯(cuò)誤。在具體檢測(cè)工作中，模擬電池的電壓若在10伏以內(nèi)，充電樁應(yīng)該正常開展絕緣自檢測(cè)工作，如果檢測(cè)中具有充電樁未能按照要求啟動(dòng)絕緣檢測(cè)的問題，則原因通常在于IMD模塊的投切回路故障，或者在握手環(huán)節(jié)中，通訊報(bào)文的BHM、CHM發(fā)生了異常。但絕緣檢測(cè)電壓發(fā)生的錯(cuò)誤，則會(huì)發(fā)發(fā)生于充電樁輸出電壓，以及握手報(bào)文的 高規(guī)定充電電壓范圍內(nèi)。例如，充電樁電壓為750伏，握手報(bào)文規(guī)定電壓 大值為475伏，如果此時(shí)的充電樁仍然在750伏電壓狀態(tài)下開展絕緣自檢測(cè)工作，便容易出現(xiàn)車輛過電壓的危險(xiǎn)。當(dāng)該項(xiàng)檢測(cè)工作順利完成后，檢測(cè)人員應(yīng)當(dāng)泄放充電回路中的電壓，可用來規(guī)避充電中對(duì)電池負(fù)載產(chǎn)生電壓沖擊的風(fēng)險(xiǎn)。電壓泄放中有時(shí)會(huì)發(fā)生超時(shí)現(xiàn)象，與泄放回路切換延時(shí)有關(guān)，需要將充電回路直流電壓下降到60伏以下的時(shí)間，控制在1秒以內(nèi)。

3 安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺(tái)

3.1概述

   AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費(fèi)運(yùn)營云平臺(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。

3.2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)。

3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.3.1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)中*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)中*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。

3.4安科瑞充電樁云平臺(tái)系統(tǒng)功能

3.4.1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。

3.4.2.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。

3.4.3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。

3.4.4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。

3.4.5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。

3.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

   在系統(tǒng)平臺(tái)建立運(yùn)營商戶，運(yùn)營商可建立和管理其運(yùn)營所需站點(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。

3.4.7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。

3.4.8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。

3.5系統(tǒng)硬件配置

4結(jié)語

   在新時(shí)代的大背景之下，電動(dòng)汽車以及充電設(shè)施行業(yè)呈現(xiàn)出高速的發(fā)展，與之相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)也更加完善與健全，但是相關(guān)工作人員不要忽視充電樁自身存在的問題，并且制定出完善的方法，將問題妥善的解決，防止出現(xiàn)充電設(shè)施與車輛充電不兼容而導(dǎo)致資源浪費(fèi)等問題。將充電樁檢測(cè)技術(shù)加入電動(dòng)汽車行業(yè)中，此項(xiàng)技術(shù)將自己的作用全部發(fā)揮出來，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)充電樁電流電壓輸入輸出問題，保證在運(yùn)行過程當(dāng)中始終處在穩(wěn)定、安全的狀態(tài)當(dāng)中，確保充電樁電能應(yīng)用更加安全。為了能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)過程當(dāng)中所提出來的要求，相關(guān)部門以及相關(guān)工作人員還需要對(duì)電動(dòng)汽車充電樁的檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行深入分析和研究，保證檢測(cè)方法更加可靠，為電動(dòng)汽車提供更加高質(zhì)量的服務(wù)。