居民小區電動助力車安全充電建設方案的研究應用

國電南瑞南京控制系統有限公司 杜 峰 國家能源集團科學技術研究院有限公司 葛 然

近年來，由于電動自行車引發的火災事故屢屢發生，其中80%的事故發生在充電時。因此，禁止電動自行車進電梯、樓道、戶內及人員密集場所和設置集中充電設施，便成為保障生命安全和財產安全的重要管理手段[1]。很多居民小區都粘貼了“警惕電動自行車充電火災”的宣傳海報，但是小區居民從樓道室內私拉電源線連接屋外插線板的“飛線充電”行為或者是將電瓶車推回屋內、攜帶可拆卸充電電瓶回家充電的行為并未減少。即使電動助力車著火傷人傷財事件屢見不鮮，可是仍有很多居民不為所動。

據科學模擬實驗表明，當電動車出現短路后很快會產生自燃，約30秒出現明火，3分鐘內火焰溫度到達1200攝氏度、火勢到達頂峰，燃燒產生的有毒氣體以1米/秒的速度，迅速充滿整個密閉空間，更有甚者會發生爆炸、切斷逃生路線。居民吸入此類有毒氣體，很可能會造成昏迷，甚至窒息死亡，一臺電動車燃燒產生的有毒氣體足以使得上百人窒息死亡。

本文主要針對居民小區，由物業規劃出合適的小區合適場地，由供電企業或者第三方運營商出資并提供技術支撐，共同建設出一種“智能充電+智能換電”的方式來解決電動助力車集中、安全充電的難題。電動助力車“智能充電+智能換電”的場地可以實規模化集中式，也可以根據小區的地理情況建設成分布式，采用智能充電柜、智能共享插座、智能換電柜相結合的方式實現各種規格型號的電動助力車安全充電。

1 總體方案

本方案主要由現場硬件支撐和遠程軟件支撐構成。其中，現場硬件支撐包括智能共享插座、智能電動助力車充電樁、智能電動車電池換電柜。遠程軟件支撐包括手機APP、微信小程序、云數據平臺、站控平臺等，電動助力車“智能充電+智能換電”的場景可以采用規模化集中式，也可以根據小區的地理情況建設成分布式，采用智能充電柜、智能共享插座、智能換電柜相結合的方式實現各種規格型號的電動助力車安全充電。具體組成有硬件支撐（圖1）與軟件支撐（手機APP/微信小程序+站控平臺+云數據平臺）。

圖1 硬件支撐

1.1 智能充電

隨著充電技術的發展，越來越多的新能源汽車、老年代步車、電動三輪車、電動摩托車等開始采用民用220V 電源插座充電，但是當車輛電量告警時卻很難在戶外找到合適的充電電源，原因是專用電站相對比較稀少，非專用電站大部分是私人用戶的，即使可以提供給他人臨時使用，卻很難準確計算出用電電量，無法合理收取費用，這就導致私人電源大量閑置而缺少提供給他人使用的動力來源，智能充電設設施的使用就可以很好解決這一問題。

智能充電設施主要面向新能源汽車、老年代步車、電動三輪車、電動摩托車等不方便蓄電池拆卸的中小型電動助力車，由供電企業或者第三方運營商配合各小區物業公司做好小區內用戶的前期調研工作，統計出本小區電動助力車的大概使用數量和使用情況，統一規劃出車位位置，按照統計概算制定智能充電設施的安裝數量，同時也方便物業公司統一集中管理電動車輛。智能充電設施具體可分為智能充電柜和智能共享插座兩種。

智能充電柜是在一個樁體上具備多路單/三箱插座接口，每一路具備獨立充電功能，智能共享插座則只具備1路或2路單/三箱插座接口。具體可通過刷卡、掃碼兩種付費充電方式，電動助力車充電可按照時間或電量充電收費。智能充電設施具備防水、過載保護、故障回路識別、短路保護、漏電保護、失載跳閘、充滿/空載自動結算、煙霧水浸報警等功能，為電動助力車安全充電提供可靠方式。

1.2 智能換電

智能換電設施是基于物聯網技術、互聯網技術的智能換電設施，電動助力車作為綠色出行的代表，隨著電動車行業飛速發展，在實現“碳達峰、碳中和”目標的道路上，將不斷推動節能減排理念，推動電動行業的服務創新變革與消費的升級，電動車換電柜即可滿足人們的換電新需求，既能實現了能源的快速補給，同時也能給快遞、外賣等行業提高效率，不久的將來，智能換電柜將是新能源時代發展的趨勢。

換電柜主要面向普通電動自行車，包括家用電動自行車，外賣、快遞行業專用電動自行車等便于蓄電池拆卸的車輛，安裝位置局限性較小，可安裝在居民小區內或小區周邊，也可以安裝于電動車輛集中停放位置。從產品形態上來看，智能換電設施類似于共享充電寶+快遞柜的方式，用戶通過刷卡或二維碼掃碼后，將饋電電池放入電池充電倉充電并關上倉門，已經充滿電的電池倉倉門自動彈開，用戶取出電池使用并關上倉門，可根據新舊電池電量差進行費用結算。

智能換電柜可具備多個電池充電倉，每個電池充電倉具備獨立一個電池充電功能，每一個充電回路同樣具備防水、過載保護、故障回路識別、短路保護、充滿自動斷開、熱氣溶膠自動滅火，散熱、煙霧水浸報警等功能，實時監測每一顆充電電池，實現安全可靠的蓄電池換電。

1.3 站控平臺

站控平臺主要功能是通過智能感知、遠程視屏監控等設備實現集中智能充電、智能換電設施的安防保護功能。可對每個站點的情況進行攝像頭遠程監控，可以結合小區內的攝像頭安保系統，當出現無法充電或設備發生起火、冒煙等危險情況時可第一時間安排人員到達現場進行設備維修和消防除險。同時，需在集中充電站點附近配備微型消防站/消防柜，每個消防站/柜內配備滅火毯、干粉滅火器、防火手套、正壓式空氣呼吸器等消防設備，柜門采用緊急情況下可擊碎玻璃柜門，并且由專人定期進行維護管理。

1.4 云數據平臺

云數據平臺的使用可同其他共享類的項目一樣，通過微信小程序或者手機APP 掃共享設備上的二維碼進入，連接云數據平臺進入使用流程。云數據平臺可以查看所有智能充換電設備的使用情況，以及換電柜內電池的運行狀態、使用數據，可以管理用戶、運維人員等，用于管理整個系列產品的運營。

云數據平臺可具備以下功能：具備智能充電/換電設備的遠程查找功能，用戶可根據軟件頁面顯示、查找附近空閑狀態的智能充電/換電設備進行使用；充值、提現以及余額查詢功能；可根據用戶的不同需求，提供充電或是換電使用指南服務；用戶也可以根據使用需求選擇按次、包月或按電量計費方式；具備設備使用故障提報、申訴功能。

2 結語

隨著互聯網、云計算、大數據技術的高速發展，智能用電得以在越來越多社會生活的各個領域出現，依靠這些先進技術運營而生的各類產品逐漸改變了人們的生活方式，借助互聯網技術智能用電更好地調配了閑置資源，使資源的利用率得到有效提升，方便了人們的生活，也間接提高了社會生產效率。“智能充電+智能換電”的電動助力車換電方式就能很好的解決小區內電動車入戶充電所帶來的安全隱患難題，協助小區物業統一電動車輛管理，形成了經濟效益，具有廣泛良好的應用前景。