浅谈智能环保电瓶车充电桩系统方案的设计应用

2021-10-13任彦萍

甘肃科技 2021年15期

任彦萍

（酒钢（集团）宏联自控有限责任公司，甘肃嘉峪关 735100）

电瓶车以其方便、快捷、廉价、环保等特点，成为我国农村和城市居民的主要交通工具，电瓶车的拥有量越来越大，电瓶车充电桩的需求量也会越来越大，各个医院、厂区、学校、政府机关、工业园区、电瓶车维修点、共享单车充电站、小区、商场等电瓶车充电桩的需求越来越紧迫。根据国家十三五规划以及国家相关政策性文件等的推出，要求规范电动车的停放及充电行为，鼓励发展具备定时充电、自动断电、故障报警等功能的智能充电控制设施，推广安装电气火灾监控和可视监测系统,公共充电设备的发展必将朝着智能化的方向前进[1]。

公司智能环保电瓶车充电桩不但能解决传统充电设施管理手段落后、管理难度大、安全隐患多等痛点，而且充分利用了充电用户量大、刚需、高频的特点，依托充电APP 上的用户，建设电瓶车产业链平台，通过互联网为用户提供更便利、更高效的便民生活服务。通过集中式部署与各类火灾安全事故彻底隔绝，充电完成自动断电，大大降低人身和设备安全事故的发生。

1 智能电瓶车充电桩系统方案的组成

智能电瓶车充电桩是新一代电瓶车智能充电设备，基于物联网的智能充电管理运营系统打破现有充电方式，为用户提供更加安全、智慧的充电解决方案。系统利用物联网、移动互联网等新一代信息技术，实现对用电设备的智能控制。通过平台数据分析，并与移动客户端或微信小程序对接，实时向用户反馈充电情况，将软件移动支付、信息查看融为一体，为居民提供更优质的用能服务[2]，通过对电瓶车停放充电车棚的集中控制，实现故障及时发现与定位，保障车棚安全运营。

智能电瓶车充电桩系统方案主要组成包括：扫码充电终端(插座)、充电桩、物联网主机、云平台管理系统及用户终端[3]。

1.1 智能电瓶车充电桩的主要组成

1.1.1 柜体结构

电瓶车充电桩采用分体式安装，其外壳是通过国家检测的IP54 防尘防水等级，设备可独立安装在户外，极大地减少了运营商的安装运维成本。智能充电桩外观如图1 所示。

图1 智能充电桩外观示意图

1.1.2 刷卡模块

刷卡装置，对卡片实现硬件加密认证处理，保证其账户数据安全。

1.1.3 信号接收模块

用于刷卡选择端口及语音提醒。刷卡装置，对卡片实现硬件加密认证处理，保证其账户数据安全。

1.1.4 温度、漏电监测模块

主要用于监测回路温度以及检测回路是否存在漏电情况。

1.1.5 联网模块

独立的全网通4G 网络，采用物联网技术连接云平台服务器，与用户进行数据交换及定位，突破联网难题。

1.1.6 CPU 控制模块

采用分布式CPU 控制板，电磁兼容性好，工作稳定可靠；具有输入过/欠压保护、输出过流保护、输出过压保护、输出短路保护、过温保护及告警功能。

1.1.7 检测模块

检测模块主要完成负载的检测，通过数据通讯接口，读出充电设备参数，输出对应的充电电流，并通过充电芯片，或者通过输出的电流表，检测输出的流电电流大小。当检测到过载时，检测模块发送过载消息给控制模块，控制模块断开此路负载[3]。

1.2 云平台管理

充电桩管理平台与互联网运营公司，以云计算、大数据、人工智能技术为核心，致力于为政府、企业、社区提供电瓶车安全充电的多场景解决方案。通过网络模块与云端进行通信和数据交互。系统的软、硬件设计采用模块化特点，具有可重组性，系统采用分布式架构，满足工程分步实施的要求，方便软、硬件配置的升级。系统资源占用低，报警及时，报警数据信息会实时传输到我们的手机APP 或电脑服务端。实现支付对接：能够支持投币、刷卡、微信等多种支付方式；必须保证支付过程交易的完整性，对充电过程中的异常情况进行有效处理；实现对下级平台的清算、对账功能[4]。如图2 所示。

图2 云平台管理

2 智能电瓶车充电桩的功能

2.1 安全措施

防火、防水、防雷、防尘，异常情况立即启动智能保护机制，杜绝火灾隐患。

2.2 远程控制

使用物联网技术远程控制，一旦设备有任何问题即时反馈至后台，设备更安全更快捷。

2.3 充满自停，保护电池

管理平台监测通过实时检测充电电流值，实现充满后自动断电，既保护车辆不因过充受损，保护电动车电池，延长寿命又预防火灾事故。

2.4 智能识别，杜绝隐患

智能电瓶车充电桩，可以设定功率报警值，达到报警值时会断开对应充电回路，防止用户私接插线板给多台电瓶车充电或大功率设备进行充电，杜绝过载引起的安全隐患。出厂默认设定300W。

2.5 电池组自动识别

根据当前不同被充电池自动识别电池组为（24V、36V、48V、60V、72V）何种电池组电压，自动设定充电系统为该电池组最佳充电参数。

2.6 断电记忆

当出现电网停电时，来电恢复后可继续使用剩余的时间充电，用户利益不受损。

2.7 空载保护

用户拔掉充电器或充电器插头未插紧，若还有剩余时间或电量，则会发出报警，同时在已设定的一定时间内关闭该回路供电。

2.8 漏电、过载、短路保护

智能充电桩有自动熔断机制，采用软硬件双重保护机制严防过流、漏电、短路电气保护，灵活设置进行限流保护，充电桩待机状态不带电，避免触电;充满电自动切断、漏电过载自动断电、雷击保护。智能充电桩特有的短路保护功能，可以避免短路点产生危险性电弧火花，从源头上杜绝短路火灾发生的可能性。

2.9 人性化的收费模式

用户可通过扫描二维码的方式进行查询、充值并接收提示消息，支持手机微信、支付宝等主流第三方支付软件的线上支付功能，合理收费，满足不同人群的支付需求

2.10 误拔防盗电提醒

在充电过程中，如被他人恶意拔掉充电器进行盗充，平台会及时断开电源，并实时推送信息给充电用户。

2.11 节约成本

每台设备支持10 路插座输出，满足更多车辆充电，节约安装成本。

2.12 电流自动调节

根据当前被充电池组特性,充电系统自动设置出当前电池组适合的充电电流。

3 智能电瓶车充电桩系统技术优势

智能环保电瓶车充电桩控制系统所设计的功能充分考虑到用户使用的感受，充电桩设备控制系统具有实现简单、集成化程度高、用户操作界面友好等优点，为电瓶车充电提供安全、可靠的电源，对于推动整个行业对电瓶车的发展及充电桩技术的发展起到了重要作用。

开发的智能电瓶车充电桩采用内置CPU 控制技术，集计量为一体，效率高、电磁兼容性好，工作稳定可靠，分布式组装，能有效降低维护成本。设备多种保护措施：过充保护、短路保护、漏电保护、过载保护、防雷保护、空载保护、防雨保护、自检保护、远程控制、语音播报功能。智能充电桩具有平台化管理，能降低人工维护成本，随时知晓车辆和场地信息；集中式停充这种统一规范化管理，减少了乱停乱放乱冲的现象，降低了消防安全隐患；规范财务管理，实时知晓财务收支情况。采用智能控制芯片，性能稳定，过载断电、短路断电、断电记忆、独立控制等功能。