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淺聊電動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):79更新時間:2024-09-14

張繼冬

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要: 隨著電動汽車的快速發(fā)展,充電樁的需求也日益增長。然而,充電樁的安全問題一直備受關(guān)注,其中絕緣故障是一個潛在的安全隱患。本文旨在設(shè)計(jì)一種電動汽車充電樁絕緣智能化自檢裝置,通過對充電樁絕緣狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測和智能化判斷,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,電動汽車作為一種綠色、環(huán)保的交通工具,得到了越來越廣泛的應(yīng)用。而充電樁作為電動汽車的重要配套設(shè)施,其數(shù)量也在迅速增長。然而,充電樁的安全問題一直是制約其發(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,如果不能及時發(fā)現(xiàn)和處理,可能會導(dǎo)致電擊、火災(zāi)等嚴(yán)重后果。因此,設(shè)計(jì)一種可靠的電動汽車充電樁絕緣智能化自檢裝置,對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)有檢測方法的不足

 

(一)充電樁絕緣故障的危害

 

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

  2. 火災(zāi)危險:絕緣故障可能會引起充電樁內(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)有檢測方法的不足

 

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

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

  3. 在線監(jiān)測:目前的在線監(jiān)測方法主要是通過監(jiān)測充電樁的電壓、電流等參數(shù)來判斷絕緣狀態(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量絕緣電阻,即通過在充電樁的輸出端施加一定的直流高壓,然后測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)出報警信號,并采取相應(yīng)的保護(hù)措施。

 

(三)實(shí)時監(jiān)測原理
本裝置采用實(shí)時監(jiān)測技術(shù),對充電樁的絕緣狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測,及時發(fā)現(xiàn)絕緣故障。同時,本裝置還可以記錄絕緣電阻的變化趨勢,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)營云平臺系統(tǒng)選型方案

(一)概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費(fèi)運(yùn)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?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控,實(shí)時監(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。同時對充電機(jī)過溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)輸入/輸出過壓,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),用戶通過微信、支付寶,云閃付掃碼充電。

(二)應(yīng)用場所

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

(5)應(yīng)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(fèi)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(shè)施智能化大屏、實(shí)時監(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,對設(shè)備狀態(tài)、設(shè)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(jìn)行統(tǒng)計(jì)顯示,同時可查看每個站點(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)時監(jiān)控

實(shí)時監(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

平臺管理人員可管理充電用戶賬戶,對其進(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(jìn)行派發(fā)處理,同時運(yùn)維人員可通過運(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。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題。

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(5)統(tǒng)計(jì)分析

通過系統(tǒng)平臺,從充電站點(diǎn)、充電設(shè)施、、充電時間、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)平臺建立運(yùn)營商戶,運(yùn)營商可建立和管理其運(yùn)營所需站點(diǎn)和充電設(shè)施,維護(hù)充電設(shè)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。

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(7)運(yùn)維APP

面向運(yùn)維人員使用,可以對站點(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

由上述內(nèi)容可以得知,在對電動汽車的充電樁進(jìn)行使用時,需要提前進(jìn)行絕緣檢測,以保證其應(yīng)用的安全性。這便要求將絕緣檢測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)量問題而導(dǎo)致的電動汽車受損,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,殷玉朋,陳霞,單率,朱雅雯.電動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.2022.05版

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