淺談關于智能電瓶車收費充電系統方案的設計應用

任運業

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定201801

【摘要】:近年來.隨著電瓶車保有量的增加，每年因電瓶車充電引發的火災事故高達70%以上，造成較大的人員傷亡和財產損失。電瓶車發生火災，究其原因大多數是由于不少電瓶車車主選擇自行拉扯電線充電時間過長，充滿后無自動斷電功能，不僅縮短電池的壽命，而且充電器過熱易造成內部短路，埋下了嚴重的安全隱患，可能引發火災事故。智能電瓶車充電樁具備穩定電壓、過載保護、自斷機制、異常預警等功能，通過集中式部署可與各類火災安全事故隔絕，不僅提高了電瓶車電池的使用壽命，同時也提高了電瓶車的充電效率，保證了人身和設備安全，降低了消防安全隱患。

【關鍵詞】:電瓶車；智能充電樁；安全隱患；充電效率

0 引言

電瓶車以其方便、快捷、廉價、環保等特點，成為我國農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越來越大，各個醫院、廠區、學校、工業園區、電瓶車維修點、共享單車充電站、小區、商場等電瓶車充電樁的需求越來越緊迫。根據十三五規劃以及相關政策性文件等的推出，要求規范電動車的停放及充電行為，鼓勵發展具備定時充電、自動斷電、故障報警等功能的智能充電控制設施，推廣安裝電氣火災監控和可視監測系統，公共充電設備的發展必將朝著智能化的方向前進叫

公司智能環保電瓶車充電樁不但能解決傳統充電設施管理手段落后、管理難度大、安全隱患多等痛點，而且充分利用了充電用戶量大、剛需、高頻的特點，依托充電APP上的用戶，建設電瓶車產業鏈平臺，通過互聯網為用戶提供便民生活服務。通過集中式部署與各類火災安全事故隔絕，充電完成自動斷電，大大降低人身和設備安全事故的發生。

1智能電瓶車充電樁系統方案的組成

智能電瓶車充電樁是新一代電瓶車智能充電設備，基于物聯網的智能充電管理運營系統打破現有充電方式，為用戶提供更加安全、智慧的充電解決方案。系統利用物聯網、移動互聯網等新一代信息技術，實現對用電設備的智能控制。通過平臺數據分析，并與移動客戶端或微信小程序對接，實時向用戶反饋充電情況，將軟件移動支付、信息查看融為一體，為居民提供用能服務叫通過對電瓶車停放充電車棚的集中控制，實現故障及時發現與定位，保障車棚安全運營。智能電瓶車充電樁系統方案主要組成包括：掃碼充電終端（插座）、充電樁、物聯網主機、云平臺管理系統及用戶終端冋。

1.1智能電瓶車充電樁的主要組成

1.1.1 柜體結構

電瓶車充電樁采用分體式安裝，其外殼是通過檢測的IP54防塵防水等級，設備可獨立安裝在戶外，減少了運營商的安裝運維成本。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，對卡片實現硬件加密認證處理，保證其賬戶數據安全。

1.1.3信號接收模塊

用于刷卡選擇端口及語音提醒。刷卡裝置，對卡片實現硬件加密認證處理，保證其賬戶數據安全。

1.1.4溫度、漏電監測模塊

主要用于監測回路溫度以及檢測回路是否存在漏電情況。

1.1.5 聯網模塊

獨立的全網通4G網絡，采用物聯網技術連接云平臺服務器，與用戶進行數據交換及定位，突破聯網難題。

1.1.6 CPU控制模塊

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

1.1.7檢測模塊

檢測模塊主要完成負載的檢測，通過數據通訊接口，讀出充電設備參數，輸出對應的充電電流，并通過充電芯片，或者通過輸出的電流表，檢測輸出的流電電流大小。當檢測到過載時，檢測模塊發送過載消息給控制模塊，控制模塊斷開此路負載叫

1.2云平臺管理

充電樁管理平臺與互聯網運營公司，以云計算、大數據、人工智能技術為核心，致力于為企業、社區提供電瓶車安全充電的多場景解決方案。通過網絡模塊與云端進行通信和數據交互。系統的軟、硬件設計采用模塊化特點，具有可重組性，系統采用分布式架構，滿足工程分步實施的要求，方便軟、硬件配置的升級。系統資源占用低，報警及時，報警數據信息會實時傳輸到我們的手機APP或電腦服務端。實現支付對接：能夠支持投幣、刷卡等多種支付方式；保證支付過程交易的完整性，對充電過程中的異常情況進行有效處理；實現對下級平臺的清算、對賬功能。

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，異常情況立即啟動智能保護機制，杜絕火災隱患。

2.2遠程控制

使用物聯網技術遠程控制，一旦設備有任何問題即時反饋至后臺。

2.3充滿自停，保護電池

管理平臺監測通過實時檢測充電電流值，實現充滿后自動斷電，既保護車輛不因過充受損，保護電動車電池，延長壽命又預防火災事故。

2.4智能識別，杜絕隱患

智能電瓶車充電樁，可以設定功率報警值，達到報警值時會斷開對應充電回路，防止用戶私接插線板給多臺電瓶車充電或大功率設備進行充電，杜絕過載引起的安全隱患。出廠默認設定300W。

2.5 電池組自動識別

根據當前不同被充電池自動識別電池組為（24V、36V、48V、60V、72V）何種電池組電壓，自動設定充電系統為該電池組充電參數。

2.6斷電記憶

當出現電網停電時，來電恢復后可繼續使用剩余的時間充電，用戶利益不受損。

2.7空載保護

用戶拔掉充電器或充電器插頭未插緊，若還有剩余時間或電量，則會發出報警，同時在已設定的一定時間內關閉該回路供電。

2.8漏電、過載、短路保護

智能充電樁有自動熔斷機制，采用軟硬件雙重保護機制嚴防過流、漏電、短路電氣保護，靈活設置進行限流保護，充電樁待機狀態不帶電，避免觸電；充滿電自動切斷、漏電過載自動斷電、雷擊保護。智能充電樁有短路保護功能，可以避免短路點產生危險性電弧火花，從源頭上杜絕短路火災發生的可能性。

2.9人性化的收費模式

用戶可通過掃描二維碼的方式進行查詢、充值并接收提示消息，支持手機微信、支付寶等主流三方支付軟件的線上支付功能，合理收費，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行盜充，平臺會及時斷開電源，并實時推送信息給充電用戶。

2.11 節約成本

每臺設備支持10路插座輸出，滿足更多車輛充電，節約安裝成本。

2.12電流自動調節

根據當前被充電池組特性，充電系統自動設置出當前電池組適合的充電電流。

3智能電瓶車充電樁系統技術優勢

智能環保電瓶車充電樁控制系統所設計的功能充分考慮到用戶使用的感受，充電樁設備控制系統具有實現簡單、集成化程度高、用戶操作界面友好等優點，為電瓶車充電提供安全、可靠的電源，對于推動整個行業對電瓶車的發展及充電樁技術的發展起到了重要作用。開發的智能電瓶車充電樁采用內置CPU控制技術，集計量為一體，效率高、電磁兼容性好，工作穩定可靠，分布式組裝，能有效降低維護成本。設備多種保護措施：過充保護、短路保護、漏電保護、過載保護、防雷保護、空載保護、防雨保護、自檢保護、遠程控制、語音播報功能。智能充電樁具有平臺化管理，能降低人工維護成本，隨時知曉車輛和場地信息；集中式停充這種統一規范化管理，減少了亂停亂放亂沖的現象，降低了消防安全隱患；規范財務管理，實時知曉財務收支情況。采用智能控制芯片，性能穩定，過載斷電、短路斷電、斷電記憶、獨立控制等功能。

4智能電瓶車充電樁系統解決的實際問題

1） 根據大眾需求，為小區、工廠、商場、學校等提供整體解決方案，解決電瓶車充電難、管理難、收費難的問題。

2） 改善電動車亂停、亂放、上電梯、私拉電線等問題。

3） 電流過載保護安全系數增加，大大降低充電引發火災事故的概率，保證電動車充電安全，防止電動車充電引起火災等危害。

4） 智能充電，保護電動車電池、延長電動車使用壽命，解放人工看守。

5安科瑞充電樁收費運營云平臺

5.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營云平臺系統通過物聯網技術對接入系統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控，實時監控充電樁運行狀態，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。

5.2應用場所

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

5.3系統結構

5.3.1系統分為四層：

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。

小區充電平臺功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實時監控、交易管理、故障管理、統計分析、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。

5.4安科瑞充電樁云平臺系統功能

5.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點分布情況，對設備狀態、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。統一管理小區充電樁，查看設備使用率，合理分配資源。

5.4.2.實時監控

實時監視充電設施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態、回路狀態、充電過程中的充電電量、充電電壓/電流，充電樁告警信息等。

5.4.3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，可查看小區用戶每日的充電交易詳細信息。

5.4.4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。

5.4.5統計分析

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

5.4.6基礎數據管理

在系統平臺建立運營商戶，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、優惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、凍結和解綁。

5.4.7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。

5.4.8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。

5.5系統硬件配置

6結束語

隨著數字化、信息化、智能化技術水平的不斷提高，智能電瓶車充電樁系統在大數據、物聯網、人工智能、虛擬助手等新科技的推動下，智能化程度越來越高，采用物聯網技術為社區提供“智慧、安全、便捷"的電瓶車充電解決方案，助力和諧社區建設。智能環保電瓶車充電樁項目作為被鼓勵與支持的民生工程，其建成與落地能夠有效降低充電火災安全隱患，提高電瓶車充電效率，提高電瓶車電池的使用壽命，節能、節錢，利民、惠民、便民,為營造和諧社會提供有力的技術和安全保證。

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作者簡介

任運業，男，安科瑞電氣股份有限公司。