【解決方案】電動汽車充電樁檢測技術(shù)應用及分析

 

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所趨。電動汽車的出現(xiàn)，會緩*環(huán)境污染問題，但是如果要實現(xiàn)電動汽車的規(guī)?；a(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，能夠滿足人們對于電動汽車充電快速性的需求，因此設計一款充電速度快、安全性高的電動汽車智能充電樁具有重大的環(huán)保意義和科學價值。

1.電動汽車充電樁的特點

   交流充電樁與直流充電樁是充電樁當中 重要的兩個組成部分。交流充電樁可以為電動車內(nèi)部的車載充電機提供 的電源；直流充電樁可以為電動汽車內(nèi)部的電池運行系統(tǒng)充電變動需求輸出功率。隨著時間的不斷推移，我們國家的充電行業(yè)呈現(xiàn)出高速的發(fā)展態(tài)勢，充電樁不斷建設與完善現(xiàn)場檢測標準的制定、建設、布局等等，但是因為受到建設環(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中會出現(xiàn)線路中斷問題，對于用戶的正常使用帶來較大影響。

（2）并未形成具有統(tǒng)一性特點的充電樁標準。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，所以造成在具體應用過程當中出現(xiàn)各種安全問題。因此相關(guān)部門需對電動汽車加大研究的力度，正視電動汽車充電樁檢測問題，之后應用科學的方法與技術(shù)，大幅度提高充電樁使用水平和效率。

2.電動汽車充電樁檢測技術(shù)應用及分析

2.1交流充電樁檢測裝置產(chǎn)品創(chuàng)新點

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

（2）抓住關(guān)鍵電動汽車傳導充電技術(shù)探索。交流充電樁檢測裝置采用人性化手提把的箱體；安全防護鎖、兒童安全防護門、高阻燃PC顆粒面板、短路保護、漏電保護等電氣防護設計用于保護人身及設備安全；智能控制主板，采用大屏藍膜全視角液晶屏，防水鉆紋，人性化拉手等精細工藝；充電一鍵啟動開關(guān)，負載五孔輸出接口，預留可擴展更多功能電量累計、溫度測試、交流電壓、交流電流、時間計時、藍牙數(shù)據(jù)監(jiān)測等；操作簡單，采用彩色電路，配置操作手冊。

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

2.2快速充電策略

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

    一共將充電階段分為四個階段，即預充電階段、分段恒流充電階段、正負脈沖充電階段、恒電壓充電階段。

1）預充電階段：這個階段動力電池的SOC一般情況下不超過10%，其作用是保護電池。首先要檢測動力電池的端電壓，如果小于2.55V則說明動力電池處于過放電狀態(tài)，需要進行小電流預充電，在進行快速充電之前進行小電流充電是十分必要的。在動力電池過放電狀態(tài)時對其進行快速充電會造成動力電池的損傷。

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

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

2.3絕緣自檢測

   在充電樁啟動充電前檢查整個充電回路絕緣性的過程中，絕緣自檢測是其中的一項重要環(huán)節(jié)，整個檢測中充電樁通常會發(fā)生兩種故障，即開展絕緣檢測和絕緣檢測電壓值的錯誤。在具體檢測工作中，模擬電池的電壓若在10伏以內(nèi)，充電樁應該正常開展絕緣自檢測工作，如果檢測中具有充電樁未能按照要求啟動絕緣檢測的問題，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，通訊報文的BHM、CHM發(fā)生了異常。但絕緣檢測電壓發(fā)生的錯誤，則會發(fā)發(fā)生于充電樁輸出電壓，以及握手報文的 高規(guī)定充電電壓范圍內(nèi)。例如，充電樁電壓為750伏，握手報文規(guī)定電壓 大值為475伏，如果此時的充電樁仍然在750伏電壓狀態(tài)下開展絕緣自檢測工作，便容易出現(xiàn)車輛過電壓的危險。當該項檢測工作順利完成后，檢測人員應當泄放充電回路中的電壓，可用來規(guī)避充電中對電池負載產(chǎn)生電壓沖擊的風險。電壓泄放中有時會發(fā)生超時現(xiàn)象，與泄放回路切換延時有關(guān)，需要將充電回路直流電壓下降到60伏以下的時間，控制在1秒以內(nèi)。

3 安科瑞充電樁收費運營云平臺

3.1概述

   AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統(tǒng)的電動電動自行車充電站以及各個充電整法行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實時監(jiān)控充電樁運行狀態(tài)，進行充電服務、支付管理，交易結(jié)算，資要管理、電能管理，明細查詢等。同時對充電機過溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣低各類故障進行預警；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應用場所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎設施設計。

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)議為標準modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù)，并進行電能計量和保護。

3）網(wǎng)絡傳輸層：通過4G網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務器。

4）數(shù)據(jù)中*層：包含應用服務器和數(shù)據(jù)服務器，應用服務器部署數(shù)據(jù)采集服務、WEB網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務器部署實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎數(shù)據(jù)庫。

5）應客戶端層：系統(tǒng)管理員可在瀏覽器中訪問電瓶車充電樁收費平臺。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動充電。

   小區(qū)充電平臺功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實時監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計分析、基礎數(shù)據(jù)管理等功能，同時為運維人員提供運維APP，充電用戶提供充電小程序。

3.4安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能

3.4.1智能化大屏

   智能化大屏展示站點分布情況，對設備狀態(tài)、設備使用率、充電次數(shù)、充電時長、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進行統(tǒng)計顯示，同時可查看每個站點的站點信息、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，查看設備使用率，合理分配資源。

3.4.2.實時監(jiān)控

   實時監(jiān)視充電設施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態(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

    平臺管理人員可管理充電用戶賬戶，對其進行賬戶進行充值、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信息。

3.4.4故障管理

   設備自動上報故障信息，平臺管理人員可通過平臺查看故障信息并進行派發(fā)處理，同時運維人員可通過運維APP收取故障推送，運維人員在運維工作完成后將結(jié)果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題。

3.4.5統(tǒng)計分析

   通過系統(tǒng)平臺，從充電站點、充電設施、充電時間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統(tǒng)計信息、能耗統(tǒng)計信息等。

3.4.6基礎數(shù)據(jù)管理

   在系統(tǒng)平臺建立運營商戶，運營商可建立和管理其運營所需站點和充電設施，維護充電設施信息、價格策略、折扣、優(yōu)惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、 凍結(jié)和解綁。

3.4.7運維APP

   面向運維人員使用，可以對站點和充電樁進行管理、能夠進行故障閉環(huán)處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況，進行遠程參數(shù)設置，同時可接收故障推送。

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

   在新時代的大背景之下，電動汽車以及充電設施行業(yè)呈現(xiàn)出高速的發(fā)展，與之相關(guān)的標準也更加完善與健全，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)充電設施與車輛充電不兼容而導致資源浪費等問題。將充電樁檢測技術(shù)加入電動汽車行業(yè)中，此項技術(shù)將自己的作用全部發(fā)揮出來，可以及時發(fā)現(xiàn)充電樁電流電壓輸入輸出問題，保證在運行過程當中始終處在穩(wěn)定、安全的狀態(tài)當中，確保充電樁電能應用更加安全。為了能夠滿足現(xiàn)場檢測過程當中所提出來的要求，相關(guān)部門以及相關(guān)工作人員還需要對電動汽車充電樁的檢測技術(shù)進行深入分析和研究，保證檢測方法更加可靠，為電動汽車提供更加高質(zhì)量的服務。