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淺聊電動(dòng)汽車充電樁絕緣智能化自檢裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

瀏覽次數(shù):77更新時(shí)間:2024-09-14

張繼冬

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要: 隨著電動(dòng)汽車的快速發(fā)展,充電樁的需求也日益增長(zhǎng)。然而,充電樁的安全問(wèn)題一直備受關(guān)注,其中絕緣故障是一個(gè)潛在的安全隱患。本文旨在設(shè)計(jì)一種電動(dòng)汽車充電樁絕緣智能化自檢裝置,通過(guò)對(duì)充電樁絕緣狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和智能化判斷,提高充電樁的安全性和可靠性。首先介紹了充電樁絕緣故障的危害和現(xiàn)有檢測(cè)方法的不足,然后詳細(xì)闡述了絕緣智能化自檢裝置的設(shè)計(jì)原理、硬件組成和軟件實(shí)現(xiàn),最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該裝置的有效性和可行性。

 

一、引言

 

隨著全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)的重視和能源危機(jī)的加劇,電動(dòng)汽車作為一種綠色、環(huán)保的交通工具,得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。而充電樁作為電動(dòng)汽車的重要配套設(shè)施,其數(shù)量也在迅速增長(zhǎng)。然而,充電樁的安全問(wèn)題一直是制約其發(fā)展的重要因素之一。其中,絕緣故障是充電樁常見的安全隱患之一,如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理,可能會(huì)導(dǎo)致電擊、火災(zāi)等嚴(yán)重后果。因此,設(shè)計(jì)一種可靠的電動(dòng)汽車充電樁絕緣智能化自檢裝置,對(duì)于提高充電樁的安全性和可靠性具有重要意義。

 

二、充電樁絕緣故障的危害及現(xiàn)有檢測(cè)方法的不足

 

(一)充電樁絕緣故障的危害

 

  1. 電擊危險(xiǎn):當(dāng)充電樁的絕緣性能下降時(shí),可能會(huì)導(dǎo)致充電樁外殼帶電,從而對(duì)使用者造成電擊危險(xiǎn)。

  2. 火災(zāi)危險(xiǎn):絕緣故障可能會(huì)引起充電樁內(nèi)部短路,產(chǎn)生高溫和火花,從而引發(fā)火災(zāi)。

  3. 設(shè)備損壞:絕緣故障還可能會(huì)損壞充電樁內(nèi)部的電子元件和電氣設(shè)備,影響充電樁的正常運(yùn)行。

 

(二)現(xiàn)有檢測(cè)方法的不足

 

  1. 人工檢測(cè):人工檢測(cè)需要專業(yè)人員使用專業(yè)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)效率低,成本高,且不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)充電樁的絕緣狀態(tài)。

  2. 定期檢測(cè):定期檢測(cè)需要將充電樁停止運(yùn)行,進(jìn)行全面檢測(cè),這會(huì)影響充電樁的使用效率,且不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)絕緣故障。

  3. 在線監(jiān)測(cè):目前的在線監(jiān)測(cè)方法主要是通過(guò)監(jiān)測(cè)充電樁的電壓、電流等參數(shù)來(lái)判斷絕緣狀態(tài),但是這種方法的準(zhǔn)確性和可靠性不高,容易受到干擾。

 

三、絕緣智能化自檢裝置的設(shè)計(jì)原理

 

(一)絕緣電阻的測(cè)量原理
絕緣電阻是衡量充電樁絕緣性能的重要指標(biāo)之一。本裝置采用直流高壓法測(cè)量絕緣電阻,即通過(guò)在充電樁的輸出端施加一定的直流高壓,然后測(cè)量充電樁的泄漏電流,根據(jù)歐姆定律計(jì)算出絕緣電阻。

 

(二)智能化判斷原理
本裝置采用智能化判斷算法,根據(jù)測(cè)量得到的絕緣電阻值和預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行比較,判斷充電樁的絕緣狀態(tài)是否正常。如果絕緣電阻值小于閾值,則認(rèn)為充電樁存在絕緣故障,發(fā)出報(bào)警信號(hào),并采取相應(yīng)的保護(hù)措施。

 

(三)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)原理
本裝置采用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù),對(duì)充電樁的絕緣狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè),及時(shí)發(fā)現(xiàn)絕緣故障。同時(shí),本裝置還可以記錄絕緣電阻的變化趨勢(shì),為充電樁的維護(hù)和管理提供參考。

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

(一)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(guò)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(guò)溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)輸入/輸出過(guò)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(guò)微信、支付寶,云閃付掃碼充電。

(二)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)。

(三)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

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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(guò)4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。

(5)應(yīng)客戶端層:系統(tǒng)管理員可在瀏覽器中訪問(wèn)電瓶車充電樁收費(fèi)平臺(tái)。終端充電用戶通過(guò)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。

(四)安科瑞充電樁云平臺(tái)系統(tǒng)功能

(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。

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(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(guò)程中的充電電量、充電電壓電流,充電樁告警信息等。

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(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。

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(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(guò)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(guò)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(guò)充電小程序反饋現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題。

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(5)統(tǒng)計(jì)分析

通過(guò)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。

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(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。

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(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

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(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。

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(五)系統(tǒng)硬件配置

 

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五、結(jié)束語(yǔ)

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(wèn)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。

參考文獻(xiàn):

[1] 趙陽(yáng),殷玉朋,陳霞,單率,朱雅雯.電動(dòng)汽車充電樁絕緣智能化自檢裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

[2] 劉芳.企業(yè)檔案管理中信息技術(shù)應(yīng)用搞研究

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05版

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