淺談智能環(huán)保電瓶車充電樁系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)應(yīng)用

任彥萍

（酒鋼（集團(tuán)）宏聯(lián)自控有限責(zé)任公司，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

電瓶車以其方便、快捷、廉價(jià)、環(huán)保等特點(diǎn)，成為我國農(nóng)村和城市居民的主要交通工具，電瓶車的擁有量越來越大，電瓶車充電樁的需求量也會(huì)越來越大，各個(gè)醫(yī)院、廠區(qū)、學(xué)校、政府機(jī)關(guān)、工業(yè)園區(qū)、電瓶車維修點(diǎn)、共享單車充電站、小區(qū)、商場(chǎng)等電瓶車充電樁的需求越來越緊迫。根據(jù)國家十三五規(guī)劃以及國家相關(guān)政策性文件等的推出，要求規(guī)范電動(dòng)車的停放及充電行為，鼓勵(lì)發(fā)展具備定時(shí)充電、自動(dòng)斷電、故障報(bào)警等功能的智能充電控制設(shè)施，推廣安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控和可視監(jiān)測(cè)系統(tǒng),公共充電設(shè)備的發(fā)展必將朝著智能化的方向前進(jìn)[1]。

公司智能環(huán)保電瓶車充電樁不但能解決傳統(tǒng)充電設(shè)施管理手段落后、管理難度大、安全隱患多等痛點(diǎn)，而且充分利用了充電用戶量大、剛需、高頻的特點(diǎn)，依托充電APP 上的用戶，建設(shè)電瓶車產(chǎn)業(yè)鏈平臺(tái)，通過互聯(lián)網(wǎng)為用戶提供更便利、更高效的便民生活服務(wù)。通過集中式部署與各類火災(zāi)安全事故徹底隔絕，充電完成自動(dòng)斷電，大大降低人身和設(shè)備安全事故的發(fā)生。

1 智能電瓶車充電樁系統(tǒng)方案的組成

智能電瓶車充電樁是新一代電瓶車智能充電設(shè)備，基于物聯(lián)網(wǎng)的智能充電管理運(yùn)營系統(tǒng)打破現(xiàn)有充電方式，為用戶提供更加安全、智慧的充電解決方案。系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)用電設(shè)備的智能控制。通過平臺(tái)數(shù)據(jù)分析，并與移動(dòng)客戶端或微信小程序?qū)樱瑢?shí)時(shí)向用戶反饋充電情況，將軟件移動(dòng)支付、信息查看融為一體，為居民提供更優(yōu)質(zhì)的用能服務(wù)[2]，通過對(duì)電瓶車停放充電車棚的集中控制，實(shí)現(xiàn)故障及時(shí)發(fā)現(xiàn)與定位，保障車棚安全運(yùn)營。

智能電瓶車充電樁系統(tǒng)方案主要組成包括：掃碼充電終端(插座)、充電樁、物聯(lián)網(wǎng)主機(jī)、云平臺(tái)管理系統(tǒng)及用戶終端[3]。

1.1 智能電瓶車充電樁的主要組成

1.1.1 柜體結(jié)構(gòu)

電瓶車充電樁采用分體式安裝，其外殼是通過國家檢測(cè)的IP54 防塵防水等級(jí)，設(shè)備可獨(dú)立安裝在戶外，極大地減少了運(yùn)營商的安裝運(yùn)維成本。智能充電樁外觀如圖1 所示。

圖1 智能充電樁外觀示意圖

1.1.2 刷卡模塊

刷卡裝置，對(duì)卡片實(shí)現(xiàn)硬件加密認(rèn)證處理，保證其賬戶數(shù)據(jù)安全。

1.1.3 信號(hào)接收模塊

用于刷卡選擇端口及語音提醒。刷卡裝置，對(duì)卡片實(shí)現(xiàn)硬件加密認(rèn)證處理，保證其賬戶數(shù)據(jù)安全。

1.1.4 溫度、漏電監(jiān)測(cè)模塊

主要用于監(jiān)測(cè)回路溫度以及檢測(cè)回路是否存在漏電情況。

1.1.5 聯(lián)網(wǎng)模塊

獨(dú)立的全網(wǎng)通4G 網(wǎng)絡(luò)，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)連接云平臺(tái)服務(wù)器，與用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)交換及定位，突破聯(lián)網(wǎng)難題。

1.1.6 CPU 控制模塊

采用分布式CPU 控制板，電磁兼容性好，工作穩(wěn)定可靠；具有輸入過/欠壓保護(hù)、輸出過流保護(hù)、輸出過壓保護(hù)、輸出短路保護(hù)、過溫保護(hù)及告警功能。

1.1.7 檢測(cè)模塊

檢測(cè)模塊主要完成負(fù)載的檢測(cè)，通過數(shù)據(jù)通訊接口，讀出充電設(shè)備參數(shù)，輸出對(duì)應(yīng)的充電電流，并通過充電芯片，或者通過輸出的電流表，檢測(cè)輸出的流電電流大小。當(dāng)檢測(cè)到過載時(shí)，檢測(cè)模塊發(fā)送過載消息給控制模塊，控制模塊斷開此路負(fù)載[3]。

1.2 云平臺(tái)管理

充電樁管理平臺(tái)與互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營公司，以云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)為核心，致力于為政府、企業(yè)、社區(qū)提供電瓶車安全充電的多場(chǎng)景解決方案。通過網(wǎng)絡(luò)模塊與云端進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)交互。系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)采用模塊化特點(diǎn)，具有可重組性，系統(tǒng)采用分布式架構(gòu)，滿足工程分步實(shí)施的要求，方便軟、硬件配置的升級(jí)。系統(tǒng)資源占用低，報(bào)警及時(shí)，報(bào)警數(shù)據(jù)信息會(huì)實(shí)時(shí)傳輸?shù)轿覀兊氖謾C(jī)APP 或電腦服務(wù)端。實(shí)現(xiàn)支付對(duì)接：能夠支持投幣、刷卡、微信等多種支付方式；必須保證支付過程交易的完整性，對(duì)充電過程中的異常情況進(jìn)行有效處理；實(shí)現(xiàn)對(duì)下級(jí)平臺(tái)的清算、對(duì)賬功能[4]。如圖2 所示。

圖2 云平臺(tái)管理

2 智能電瓶車充電樁的功能

2.1 安全措施

防火、防水、防雷、防塵，異常情況立即啟動(dòng)智能保護(hù)機(jī)制，杜絕火災(zāi)隱患。

2.2 遠(yuǎn)程控制

使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)遠(yuǎn)程控制，一旦設(shè)備有任何問題即時(shí)反饋至后臺(tái)，設(shè)備更安全更快捷。

2.3 充滿自停，保護(hù)電池

管理平臺(tái)監(jiān)測(cè)通過實(shí)時(shí)檢測(cè)充電電流值，實(shí)現(xiàn)充滿后自動(dòng)斷電，既保護(hù)車輛不因過充受損，保護(hù)電動(dòng)車電池，延長壽命又預(yù)防火災(zāi)事故。

2.4 智能識(shí)別，杜絕隱患

智能電瓶車充電樁，可以設(shè)定功率報(bào)警值，達(dá)到報(bào)警值時(shí)會(huì)斷開對(duì)應(yīng)充電回路，防止用戶私接插線板給多臺(tái)電瓶車充電或大功率設(shè)備進(jìn)行充電，杜絕過載引起的安全隱患。出廠默認(rèn)設(shè)定300W。

2.5 電池組自動(dòng)識(shí)別

根據(jù)當(dāng)前不同被充電池自動(dòng)識(shí)別電池組為（24V、36V、48V、60V、72V）何種電池組電壓，自動(dòng)設(shè)定充電系統(tǒng)為該電池組最佳充電參數(shù)。

2.6 斷電記憶

當(dāng)出現(xiàn)電網(wǎng)停電時(shí)，來電恢復(fù)后可繼續(xù)使用剩余的時(shí)間充電，用戶利益不受損。

2.7 空載保護(hù)

用戶拔掉充電器或充電器插頭未插緊，若還有剩余時(shí)間或電量，則會(huì)發(fā)出報(bào)警，同時(shí)在已設(shè)定的一定時(shí)間內(nèi)關(guān)閉該回路供電。

2.8 漏電、過載、短路保護(hù)

智能充電樁有自動(dòng)熔斷機(jī)制，采用軟硬件雙重保護(hù)機(jī)制嚴(yán)防過流、漏電、短路電氣保護(hù)，靈活設(shè)置進(jìn)行限流保護(hù)，充電樁待機(jī)狀態(tài)不帶電，避免觸電;充滿電自動(dòng)切斷、漏電過載自動(dòng)斷電、雷擊保護(hù)。智能充電樁特有的短路保護(hù)功能，可以避免短路點(diǎn)產(chǎn)生危險(xiǎn)性電弧火花，從源頭上杜絕短路火災(zāi)發(fā)生的可能性。

2.9 人性化的收費(fèi)模式

用戶可通過掃描二維碼的方式進(jìn)行查詢、充值并接收提示消息，支持手機(jī)微信、支付寶等主流第三方支付軟件的線上支付功能，合理收費(fèi)，滿足不同人群的支付需求

2.10 誤拔防盜電提醒

在充電過程中，如被他人惡意拔掉充電器進(jìn)行盜充，平臺(tái)會(huì)及時(shí)斷開電源，并實(shí)時(shí)推送信息給充電用戶。

2.11 節(jié)約成本

每臺(tái)設(shè)備支持10 路插座輸出，滿足更多車輛充電，節(jié)約安裝成本。

2.12 電流自動(dòng)調(diào)節(jié)

根據(jù)當(dāng)前被充電池組特性,充電系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)置出當(dāng)前電池組適合的充電電流。

3 智能電瓶車充電樁系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)

智能環(huán)保電瓶車充電樁控制系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的功能充分考慮到用戶使用的感受，充電樁設(shè)備控制系統(tǒng)具有實(shí)現(xiàn)簡單、集成化程度高、用戶操作界面友好等優(yōu)點(diǎn)，為電瓶車充電提供安全、可靠的電源，對(duì)于推動(dòng)整個(gè)行業(yè)對(duì)電瓶車的發(fā)展及充電樁技術(shù)的發(fā)展起到了重要作用。

開發(fā)的智能電瓶車充電樁采用內(nèi)置CPU 控制技術(shù)，集計(jì)量為一體，效率高、電磁兼容性好，工作穩(wěn)定可靠，分布式組裝，能有效降低維護(hù)成本。設(shè)備多種保護(hù)措施：過充保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、過載保護(hù)、防雷保護(hù)、空載保護(hù)、防雨保護(hù)、自檢保護(hù)、遠(yuǎn)程控制、語音播報(bào)功能。智能充電樁具有平臺(tái)化管理，能降低人工維護(hù)成本，隨時(shí)知曉車輛和場(chǎng)地信息；集中式停充這種統(tǒng)一規(guī)范化管理，減少了亂停亂放亂沖的現(xiàn)象，降低了消防安全隱患；規(guī)范財(cái)務(wù)管理，實(shí)時(shí)知曉財(cái)務(wù)收支情況。采用智能控制芯片，性能穩(wěn)定，過載斷電、短路斷電、斷電記憶、獨(dú)立控制等功能。

4 智能電瓶車充電樁系統(tǒng)解決的實(shí)際問題

1）根據(jù)大眾需求，為小區(qū)、工廠、商場(chǎng)、學(xué)校等提供整體解決方案，完美解決電瓶車充電難、管理難、收費(fèi)難的問題。

2）改善電動(dòng)車亂停、亂放、上電梯、私拉電線等問題。

3）電流過載保護(hù)安全系數(shù)增加，大大降低充電引發(fā)火災(zāi)事故的概率，保證電動(dòng)車充電安全，防止電動(dòng)車充電引起火災(zāi)等危害。

4）智能充電，保護(hù)電動(dòng)車電池、延長電動(dòng)車使用壽命，解放人工看守。

5 結(jié)束語

隨著數(shù)字化、信息化、智能化技術(shù)水平的不斷提高，智能電瓶車充電樁系統(tǒng)在大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、虛擬助手等新科技的推動(dòng)下，智能化程度越來越高，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為社區(qū)提供“智慧、安全、便捷”的電瓶車充電解決方案，助力和諧社區(qū)建設(shè)。

智能環(huán)保電瓶車充電樁項(xiàng)目作為國務(wù)院和政府鼓勵(lì)與支持的民生工程，其建成與落地能夠有效降低充電火災(zāi)安全隱患，提高電瓶車充電效率，提高電瓶車電池的使用壽命，節(jié)能、節(jié)錢，利民、惠民、便民，為營造和諧社會(huì)提供有力的技術(shù)和安全保證。