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劉細(xì)鳳
安科瑞電氣股份有限公司 上海 嘉定 201801
摘要:進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),能源枯竭問(wèn)題和傳統(tǒng)能源造成的環(huán)境污染問(wèn)題被社會(huì)公眾日益重視。于是,許多節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的可替代能源被提上研究日程。這種情況下,原本以汽油、柴油為主要燃料的汽車需進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)型升級(jí),推動(dòng)電動(dòng)汽車市場(chǎng)不斷擴(kuò)大。因此,將較重闡述電動(dòng)汽車充電樁的防觸電保護(hù),以期提供借鑒。
關(guān)鍵詞:電動(dòng)汽車;充電樁;防觸電保
引言
隨著居民生活水平的提升,我國(guó)汽車得到了大面積普及。但是,使yong汽油、柴油等傳統(tǒng)燃料的汽車, 尾氣排放對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。在此情況下,電動(dòng)汽車應(yīng)運(yùn)而生,隨之的一系列配套設(shè)備成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。
一、電動(dòng)汽車及配套設(shè)備
傳統(tǒng)的汽車以汽油和柴油為燃料,在行駛過(guò)程中要排放大量的尾氣。電動(dòng)汽車的動(dòng)能從燃料改為電池驅(qū)動(dòng),不僅能夠緩解我國(guó)的能源危機(jī),還實(shí)現(xiàn)了*排放,有利于保護(hù)環(huán)境 [1]。當(dāng)電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電池電能消耗過(guò)多時(shí),會(huì)出現(xiàn)不能便捷找到充電點(diǎn)等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題,導(dǎo)致電動(dòng)汽車在我國(guó)的實(shí)際利用率不高。
為了解決電動(dòng)汽車面臨的沒(méi)有充電點(diǎn)的問(wèn)題,研究學(xué)者為電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)了相配套的充電設(shè)備,其中充電樁就是這一系列充電設(shè)備中便捷、可靠、快速的設(shè)施之一,得到了大面積使用。然而,由于充電樁和居民用電、電動(dòng)自行車充電不同,對(duì)汽車的充電必然是一個(gè)大功率、大電流的設(shè)施,價(jià)格昂貴,一般位于公共場(chǎng)所。因此,擺放在公共場(chǎng)所的電動(dòng)汽車充電樁能否安穩(wěn)使用,成為消費(fèi)者、企業(yè)和三方關(guān)心的問(wèn)題。
二、充電樁的安穩(wěn)標(biāo)準(zhǔn)
在充電樁的生產(chǎn)與使用過(guò)程中,國(guó)家有關(guān)部門制定了一系列政策要求。對(duì)于充電樁的安穩(wěn)標(biāo)準(zhǔn),以 IEC 為主的通用標(biāo)準(zhǔn)成為企業(yè)生產(chǎn)合格達(dá)標(biāo)充電樁的主要依據(jù)?,F(xiàn)行的 IEC61851-1 充電樁安穩(wěn)標(biāo)準(zhǔn),是我國(guó)相關(guān)部門在 2010 年針對(duì)電動(dòng)汽車行業(yè)以及其附屬產(chǎn)業(yè)充電樁的發(fā)展制定的一套通用標(biāo)準(zhǔn) [2],具體涵蓋了充電樁的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)以及電流標(biāo)準(zhǔn)等。在整個(gè) IEC 充電樁安穩(wěn)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)中,相關(guān)部門針對(duì)充電樁耗電量大、電壓高、電流大等特點(diǎn)制定了許多要求, 包括防止充電樁過(guò)熱、防止大能量電弧、防止充電樁發(fā)生機(jī)械危險(xiǎn)、防止充電樁不符合操作流程等。這些要求雖然種類繁多,但仍以防觸電保護(hù)要求為較重、較根本的要求。
三、電動(dòng)汽車充電樁對(duì)防觸電保護(hù)的要求
由于充電樁是為電動(dòng)汽車的投入使用而生,因此對(duì)于充電樁的防觸電保護(hù)應(yīng)當(dāng)注意電動(dòng)汽車在進(jìn)行充電時(shí)的安穩(wěn)問(wèn)題,一旦充電樁或者電動(dòng)汽車的任何接觸部位發(fā)生絕緣破壞無(wú)法進(jìn)行正常的防觸電保護(hù),應(yīng)當(dāng)立即切斷二者之間的聯(lián)系,并通過(guò) jing示的方式告知消費(fèi)者。因此,充電樁的生產(chǎn)廠家不僅要考慮到充電樁平時(shí)的防護(hù)觸電保護(hù),更要考慮到充電樁在電動(dòng)汽車進(jìn)行充電時(shí)與電動(dòng)汽車進(jìn)行連接時(shí)的防觸電保護(hù)。目前,按照我國(guó)充電樁的分類,相關(guān)學(xué)者有著不同的防觸電研究。
1、對(duì)于交流充電樁的防觸電保護(hù)要求
對(duì)于交流充電樁,相關(guān)研究學(xué)者將控制導(dǎo)引電路安置在充電樁與電動(dòng)汽車的連接中。這種電路裝置一方面在電動(dòng)汽車的整個(gè)充電過(guò)程確認(rèn)電動(dòng)汽車和充電樁是否完成了所有線路的連接,確保危險(xiǎn)帶電體被絕緣層覆蓋,另一方面也要持續(xù)監(jiān)控電動(dòng)汽車充電的全過(guò)程。當(dāng)電動(dòng)汽車和充電樁之間的接地線斷開(kāi)時(shí),該電路應(yīng)當(dāng)做到在 100 ms 內(nèi)切斷二者之間的聯(lián)系和充電樁的電源。一旦該電路故障、電動(dòng)汽車和充電樁之間的接地線連接不嚴(yán),電動(dòng)汽車將無(wú)法和充電樁保持等電位聯(lián)結(jié),電動(dòng)汽車被內(nèi)部的絕緣將會(huì)失效,危險(xiǎn)電壓將通過(guò)金屬車身直接與消費(fèi)者接觸,消費(fèi)者很有可能發(fā)生觸電危險(xiǎn)。
2、對(duì)直流充電樁的防觸電保護(hù)要求
除了交流充電樁以外,研究者對(duì)于直流充電樁也進(jìn)行了相應(yīng)的防觸電保護(hù)。直流充電樁的電機(jī)分為隔離式和非隔離式。前者是指直流充電樁在輸出電路和電源的交流側(cè)基本上是絕緣狀態(tài),是我國(guó)目前在 IEC 和《安穩(wěn)標(biāo)準(zhǔn)》設(shè)計(jì)中主要針對(duì)的一種充電樁。在有關(guān)直流充電樁的安穩(wěn)標(biāo)準(zhǔn)部分,主要規(guī)定了直流充電樁需要要安裝相應(yīng)的自動(dòng)切斷電源裝置,以及直流充電樁應(yīng)當(dāng)能夠在正常使用時(shí)與交流電源側(cè)中的 A 型漏電保護(hù)器相兼容。
四、安科瑞充電樁運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)
1、系統(tǒng)架構(gòu)
安科瑞Acrelcloud-充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)系統(tǒng)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)接入系統(tǒng)的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控,同時(shí)對(duì)各類故障如充電機(jī)過(guò)溫保護(hù)、充電機(jī)輸入輸出過(guò)壓、欠壓、絕緣檢測(cè)故障等一系列故障進(jìn)行預(yù)jing;用戶通過(guò)微信小程序掃描二維碼,進(jìn)行支付后,系統(tǒng)發(fā)起充電請(qǐng)求,控制二維碼對(duì)應(yīng)的充電樁完成電動(dòng)汽車的充電過(guò)程。
充電樁可選配WIFI模塊或GPRS模塊接入互聯(lián)網(wǎng),配合加密技術(shù)和秘鑰分發(fā)技術(shù),基于TCP/IP的數(shù)據(jù)交互協(xié)議,與云端進(jìn)行直連。云平臺(tái)包含了充電收費(fèi)和充電樁運(yùn)營(yíng)的所有功能,具體功能如下:
資源管理:充電站檔案管理,充電樁檔案管理,用戶檔案管理,充電樁運(yùn)行監(jiān)測(cè),充電樁異常交易監(jiān)測(cè)。
交易結(jié)算:充電價(jià)格策略管理,預(yù)收費(fèi)管理,賬單管理,營(yíng)收和財(cái)務(wù)相關(guān)報(bào)表
用戶管理:用戶注冊(cè),用戶登錄,用戶帳戶管理,消息管理
充電服務(wù):充電設(shè)施搜索,充電設(shè)施查看,地圖尋址,在線自助支付充電,充電結(jié)算,導(dǎo)航等
微信小程序:掃碼充電,賬單支付等功能
數(shù)據(jù)服務(wù):數(shù)據(jù)采集,短信提醒,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和解析
變壓器監(jiān)控:監(jiān)控充電站變壓器負(fù)荷,每個(gè)充電站配備一塊ARCM300T無(wú)線表,超負(fù)荷時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)充電樁的進(jìn)行調(diào)度管理,即當(dāng)負(fù)荷超過(guò)百分之五十時(shí),系統(tǒng)會(huì)限制新增開(kāi)始充電的充電樁的功率,降為百分之五十,當(dāng)變壓器負(fù)荷超過(guò)百分之八十時(shí),系統(tǒng)將不允許新增充電樁開(kāi)始充電,直到負(fù)荷下降為止。
2、平臺(tái)功能
2.1平臺(tái)登錄
在瀏覽器打開(kāi)云平臺(tái)鏈接、輸入賬戶名和權(quán)限密碼,進(jìn)行登錄,防止未授權(quán)人員瀏覽有關(guān)信息。
2.2平臺(tái)首頁(yè)
平臺(tái)首頁(yè)總覽每天的開(kāi)戶數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時(shí)長(zhǎng),累計(jì)的開(kāi)戶數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時(shí)長(zhǎng),以及相應(yīng)的環(huán)比增長(zhǎng)和同比增長(zhǎng)以及樁、站分布地圖導(dǎo)航、本月充電統(tǒng)計(jì)。
2.3實(shí)時(shí)監(jiān)控
l 充電站監(jiān)控
充電站監(jiān)控頁(yè)面監(jiān)視用戶充電槍總數(shù)、正在充電的槍數(shù)、空閑槍數(shù)、插槍數(shù)量、故障槍數(shù)量等,匯總了用戶擁有各樁的當(dāng)日充電總次數(shù)、總電量、總時(shí)長(zhǎng),進(jìn)行負(fù)荷限制、故障查詢。
l充電槍監(jiān)控
充電樁監(jiān)控頁(yè)面充電槍的基本信息、今日充電電量、今日充電次數(shù)、今日充電時(shí)長(zhǎng)和累計(jì)充電電量、累計(jì)充電次數(shù)、累計(jì)充電時(shí)長(zhǎng)等、充電電壓電流等參數(shù)。
2.4微信小程序
l 搜索與使用
微信小程序可以通過(guò)掃描二維碼和微信文字搜索找到,點(diǎn)擊后可以加入到小程序列表,如下圖所示
l 授權(quán)登錄界面
用戶通過(guò)搜索或者掃碼等途徑初次打開(kāi)小程序時(shí),會(huì)進(jìn)入這個(gè)頁(yè)面,需要用戶授權(quán)登錄才可以進(jìn)入小程序主功能頁(yè)面,如圖所示:
l主功能頁(yè)
初次進(jìn)入主功能頁(yè)時(shí)需要授權(quán)定位才可以使用地圖相關(guān)功能,在地圖上查看到當(dāng)前所在區(qū)域的充電站,查看充電站信息,可以進(jìn)行掃碼充電操作,地圖導(dǎo)航等。
l充電
掃描充電槍上的二維碼,如果當(dāng)前充電樁可用即可進(jìn)入充電選擇頁(yè)面,可以查看到當(dāng)前的充電站名稱、充電槍名稱,以及當(dāng)前的賬戶余額,電價(jià)和預(yù)計(jì)可充電量等數(shù)據(jù),還可以查看當(dāng)前賬戶的歷史充電記錄。充電方式分為按時(shí)間充電、按金額充電、按電量充電這三種方式。充電結(jié)束可以進(jìn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。
l 個(gè)人信息
個(gè)人信息可以顯示當(dāng)前登錄賬號(hào)的昵稱和余額,同時(shí)包括、充值、充值記錄查詢、賬單查詢、充電記錄查詢、設(shè)置支付密碼等功能