任運業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：純電動汽車的能量來源于動力電池，而作為二次電池其充電環(huán)節(jié)必bu可少。新能源汽車產業(yè)近幾年正在歷經大變革、高速度發(fā)展，本該隨之興起的充電基礎設施建設一直遲遲未跟隨產業(yè)鏈的進展而加快提速。其中比較重要一項就是充電樁的漏電問題，目前，雖然我國在電動汽車充電樁上均有絕緣檢測功能，但是針對其安全問題還未完善，就平衡電橋法、不平衡電橋法及直流法三種絕緣檢測方式的優(yōu)劣勢進行了簡單對比。從檢測原理、注意事項等多個方面對絕緣監(jiān)測裝置進行了簡單分析，并通過實踐表明該裝置可有效提升充電樁的安全性。

關鍵詞：電動汽車；充電樁；絕緣檢測

為了減少對環(huán)境的破壞，促進經濟發(fā)展與環(huán)境安全，電動汽車作為我國未來汽車工業(yè)發(fā)展的目標，加強充電樁自我孤立的設計，可以有效提高我國資源的可持續(xù)發(fā)展，另一方面提高經濟效率，實現我國“環(huán)境保護"這一基本國策。

電動汽車技術的發(fā)展使我國越來越多的專業(yè)人員對這一領域感興趣。充電電池是電動汽車技術應用的一個重要和不ke缺少的組成部分，它已經被認為是其發(fā)展水平的一個重要和具有代表性的組成部分。我國的充電標準較低，特別是充電功率較低和速度較慢。電線桿是現代社會促進姿勢的主要方向，因此它們在安全方面要求更高。在這方面，我國明確規(guī)定了直流電充電的規(guī)格，并建議進行必要的隔離試驗，從而提高充電的安全性。

1充電樁系統(tǒng)的理解

通俗來說，所謂的充電系統(tǒng)包含了四個部分：電動汽車充電樁、網絡集中器、電池管理模塊、管理服務平臺。鑒于四部分的要求，可依據以下四點分析：

安全性：充電安全性可以確保汽車本身以及工作人員的生命安全，這是主要的要素，借助安全性這一點，提高管理的便利性。

便捷性：此裝置采用新智能管理系統(tǒng)，在充電時，用戶和工作人員不需要過多地參與操作，即可完成汽車充電，具有很好的便捷性。

高hui報：充電系統(tǒng)在給蓄電池充電時，一方面降低蓄電池充電的成本，其次提高電動汽車的運行效力，兩者結合，是雙贏的局面。

效率：此特征主要是通過高科技手段使得充電效率大大提高，通過這個環(huán)節(jié)，達到充電系統(tǒng)工作的征途效能，然后達到降低能源消耗的目的。

2絕緣檢測方法

通常，直流系統(tǒng)并不會受接地點的影響而出現運行障礙的。但是，如果未及時發(fā)現故障點，則可能會在另一個接地故障點出現問題時引發(fā)重大事故。為確保直流系統(tǒng)運行的安全可靠性，在線檢測直流系統(tǒng)的絕緣狀況。一旦檢測到接地故障或者發(fā)生此類故障時，要及時發(fā)出報警信息，向維修人員明確標示發(fā)生故障的分支點，減少因查找故障點所造成的維修延誤，引發(fā)故障現象的發(fā)生。因此在對正負直流母線電壓接地這一項工作檢查時，用電壓表來測量，并將其絕緣電阻計算出來，以便能夠在電阻值低于設定標準時，能夠及時

地向操作人員發(fā)出警報信息，同時可以自動化啟動分支，用于對其故障地點進行檢測。在本次研究中，主要以兩種常見的母線絕緣電阻檢測方式來進行分析，即平衡電橋法與不平衡電橋法，而在對去路絕緣電阻進行檢測時，多會借助交流法與直流法。

3電動汽車充電樁絕緣檢測的實現方案

本研究包括云端服務器、電動汽車充電樁漏電檢測在線監(jiān)控系統(tǒng)和客戶端；云端服務器工作時，通過HTTP確保瀏覽器與客戶端的聯通，通過TCP確保充電樁漏電檢測在線監(jiān)控系統(tǒng)處于正常聯通狀態(tài)；電動汽車充電樁漏電檢測在線監(jiān)控系統(tǒng)包括充電樁漏電檢測傳感器、基于NB-IoT通信控制模塊、協調器節(jié)點、嵌入式網關，充電樁漏電檢測傳感器上帶有紅外感應傳感器，充電樁漏電檢測傳感器之間采用NB-IoT無線通信技術，將充電樁漏電檢測傳感器看作網絡中的網絡可用協調器節(jié)點，借助此節(jié)點實時收集網絡報警節(jié)點信息，同時信息共享到網關，進而傳輸到遠端的服務后臺。

漏電檢測的實現過程：

在本研究中，確保云端服務器上線是基于NB-IoT的通信控制模塊完成，一旦確認成功連接狀態(tài)，雙方通過握手協議建立數據連接。

更進一步地，在本研究中，云端服務器為不同類型的連接提供不同的數據通信端口。

更進一步地，在本研究中，云端服務器構建為多用戶接入模式，客戶端登錄系統(tǒng)時，需要確認身份，用戶名和密碼驗證正確的情況下，允許進入系統(tǒng)，且需要一定登錄權限，手機app登錄時，也做了相應的設置，在用戶名、密碼核對無誤的情況下，才允許進入系統(tǒng)，且需要相應權限。

更進一步地，在本研究中，設計了云端服務器的組群權限管理，此功能的增加，可以使得云端服務器在提升業(yè)務管理方面更加完善，使得業(yè)務信息、流程管理更清楚、更具有針對性。

在本研究中，漏電檢測裝置通過NB-IoT無線通信技術進行監(jiān)測，每個報警器作為NB-IoT網絡節(jié)點，WSN組網方式組合成一張實時連接的無線網絡。方式將數據傳輸到DATA網絡，該網絡中包含了所有現場節(jié)點的報警信息。在此傳輸過程中，在完成協調器與嵌入式網關之間的數據信息共享時，首先由報警器節(jié)點信息匯聚到網關，后臺用戶查詢和設置命令下發(fā)給系統(tǒng)網絡以進行信息校驗。嵌入式網關在實時報警和上傳數據的作用也凸顯重要層級，充電樁漏電檢測裝置產生的異常信息首先由NB-IoT模塊監(jiān)測并通過系統(tǒng)中的模塊電路主板借助固定IP傳輸，數據傳輸到服務器后，按照服務器預先設定的報警閾值進行數據復核判斷，完成報警信息的外發(fā)與推送。

電力公司運檢部門的檢修工作也因此得心應手，不需要現場巡視，借助網絡聯通服務器，查詢本公司的資產設備編號即可確認監(jiān)測裝置目前所處的狀態(tài)，如果發(fā)現有需要處理的警情，可通過短信方式通知相關運維人員，方能及時處理故障等。

本研究的工作原理：充電樁漏電檢測傳感器檢測到漏電后，充電樁漏電檢測裝置加裝的傳感器感漏電流觸發(fā)報警，這份報警信息將會由NB-IoT網絡傳輸到內嵌網關終端，網關具有智能化功能，處理數據后，會顯示報警設備的位置信息，位置信息也會通過NB-IoT發(fā)送至平臺預設的該特定IP上，相關使用方可以借助服務器查詢設備是否漏電。

該系統(tǒng)還設置了系統(tǒng)推送信息，NB-IoT模塊通過互聯網將消息發(fā)送給相應的維修單位，確保監(jiān)管工作到位到人，使得設備穩(wěn)定工作。

與當前技術相比，本設計具有如下有益效果：借助當前技術背景與現狀，完成四個確保設計：確保充電樁漏電裝置非法開啟行為可追溯、報警信息可查詢。確保報警依據后臺能夠查閱告警設備的位置信息。確保軟件根據充電樁漏電檢測裝置編號和地圖呈現對應狀態(tài)。確保警情可以立即通知相關維護處理、補救等。

4安科瑞充電樁收費運營云平臺系統(tǒng)選型方案

4.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營云平臺系統(tǒng)通過物聯網技術對接入系統(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據采集和監(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、4G或WIFI等方式接入互聯網，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

4.2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。

4.3系統(tǒng)結構

系統(tǒng)分為四層：

1）即數據采集層、網絡傳輸層、數據層和客戶端層。

2）數據采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協議為標準modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數，并進行電能計量和保護。

3）網絡傳輸層：通過4G網絡將數據上傳至搭建好的數據庫服務器。

4）數據層：包含應用服務器和數據服務器，應用服務器部署數據采集服務、WEB網站，數據服務器部署實時數據庫、歷史數據庫、基礎數據庫。

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、基礎數據管理等功能，同時為運維人員提供運維APP，充電用戶提供充電小程序。

4.4安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能

4.4.1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、充電時長、充電金額、充電度數、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。

4.4.2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。

4.4.3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、注銷等操作，可查看小區(qū)用戶每日的充電交易詳細信息。

4.4.4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果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現場問題。

4.4.5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。

4.4.6基礎數據管理

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、凍結和解綁。

4.4.7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，進行遠程參數設置，同時可接收故障推送

4.4.8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。

4.5系統(tǒng)硬件配置

5結束語

由上述內容可以得知，在對電動汽車的充電樁進行使用時，需要提前進行絕緣檢測，以保證其應用的安全性。這便要求將絕緣檢測裝置控制模塊融入到充電樁內，然后再進行充電操作，只有切實保證絕緣性能后，方可進入充電階段，這樣能夠有效降低因充電樁質量問題而導致的電動汽車受損，或對操作人員人身安全所造成的威脅。

參考文獻：

[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計與應用

[2] 劉芳.企業(yè)檔案管理中信息技術應用搞研究

[3] 安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊.2022.05版

作者介紹：

任運業(yè)，男，現供職于安科瑞電氣股份有限公司。