簡析電動汽車充電樁檢測技術(shù)應(yīng)用及分析

時間：2023-11-23作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：61

王蘭

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：直流和交流充電樁是我國當(dāng)前電動汽車充電樁中投運數(shù)量多的種類，為了維持正常運行和使用，要對檢測與運行維護工作引起高度重視。因此，相關(guān)部門要做好對充電樁的檢測工作，對監(jiān)測技術(shù)進行分析、使用、優(yōu)化，用以確保充電樁的整體性能，為充電樁的后期維護工作提供便利。

關(guān)鍵詞：電動汽車;充電樁;檢測技術(shù);應(yīng)用

0引言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，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。電動汽車的出現(xiàn)，會緩解環(huán)境污染問題，但是如果要實現(xiàn)電動汽車的規(guī)模化、產(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、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(shè)計一款充電速度快、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(xué)。

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(dāng)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，我們國家的充電呈現(xiàn)出高速的發(fā)展態(tài)勢，充電樁不斷建設(shè)與完善現(xiàn)場檢測標準的、建設(shè)、布局等等，但是因為受到建設(shè)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(dāng)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(yīng)用過程當(dāng)中出現(xiàn)各種問題。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(yīng)用科學(xué)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(yīng)用及分析

2.1交流充電樁檢測裝置產(chǎn)品點

（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(yù)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(yīng)急外出，方便進行維修的問題。（2）抓住關(guān)鍵電動汽車傳導(dǎo)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；防護鎖、兒童防護門、高阻燃PC顆粒面板、短路保護、漏電保護等電氣防護設(shè)計用于保護人身及設(shè)備；智能控制主板，采用大屏藍膜全視角液晶屏，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(yù)留可擴展多功能電量累計、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(shè)計結(jié)合。本項目所研究的是設(shè)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、、、 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(dǎo)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度有關(guān)。所以在充電時同樣可以進行放電操作，以降低充電時間，改善充電特性。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(yù)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(yù)充電階段：這個階段動力電池的SOC一般情況下不過10%，其作用是保護電池。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(yù)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，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化現(xiàn)象不明顯，不需要進行去化操作。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：這個階段動力電池化現(xiàn)象嚴重，采用正脈沖充電的同時，還需要加入去化負脈沖。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(yīng)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)下開展絕緣自工作，便出現(xiàn)車輛過電壓的危險。當(dāng)該項檢測工作順利完成后，檢測人員應(yīng)當(dāng)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(fēng)險。電壓泄放中有時會發(fā)生時現(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)。

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(wù)、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(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。

3.2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。

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(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(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)部署實時數(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、實時監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能，同時為運維提供運維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(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(shè)備使用率，合理分源。

3.4.2.實時監(jiān)控

實時監(jiān)視充電設(shè)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

平臺管理可管理充電用戶賬戶，對其進行賬戶進行充值、、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(shè)備自動上報故障信息，平臺管理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(shè)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(chǔ)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(shè)施，維護充電設(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。

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(shè)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(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。

3.5系統(tǒng)硬件配置

類型	型號	圖片	功能
安科瑞充電樁收費運營云平臺	AcrelCloud-9000		安科瑞響應(yīng)國家節(jié)能環(huán)保、出行的號召，為廣大用戶提供慢充和快充兩種充電方式壁掛式、落地式等多種類型的充電樁，包含智能7kW交流充電樁，30kW壁掛式直流充電樁，智能60kW/120kW直流一體式充電樁等來滿足新能源汽車行業(yè)快速、經(jīng)濟、智能運營管理的市場需求，提供電動汽車充電軟件解決方案，可以隨時隨地享受便捷 的充電服務(wù)，微信掃一掃、微信公眾號、掃一掃、服務(wù)窗，充電方式多樣化，為車主用戶提供便捷、 、的充電服務(wù)。實現(xiàn)對動力電池快速、 、、合理的電量補給，能計時，計電度、計金額作為市民購電終端，同時為提高公共充電樁的效率和實用性。
互聯(lián)網(wǎng)版智能交流樁	AEV-AC007D		額定功率7kW，單相三線制，防護等級IP65，具備防雷 保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用。 通訊方：4G/wifi/藍牙支持刷卡，掃碼、充電可選配顯示屏
互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁	AEV-DC030D		額定功率30kW，三相五線制，防護等級IP54，具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、恒流恒壓、電池保護、遠 程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用 通訊方式：4G/以太網(wǎng) 支持刷卡，掃碼、充電
互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁	AEV-DC060S		額定功率60kW，三相五線制，防護等級IP54，具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、恒流恒壓、電池保護、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用 通訊方式：4G/以太網(wǎng) 支持刷卡，掃碼、充電
互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁	AEV-DC120S		額定功率120kW，三相五線制，防護等級IP54，具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、恒流恒壓、電池保護、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用 通訊方式：4G/以太網(wǎng) 支持刷卡，掃碼、充電
10路電瓶車智能充電樁	ACX10A系列		10路承載電流2，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率5500W。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、立計量、告警上報。 ACX10A-TYHN：防護等級IP21，支持投幣、刷卡，掃碼、充電 ACX10A-TYN：防護等級IP21，支持投幣、刷卡，充電 ACX10A-YHW：防護等級IP65，支持刷卡，掃碼，充電 ACX10A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡，掃碼，充電 ACX10A-YW：防護等級IP65，支持刷卡、充電 ACX10A-MW：防護等級IP65，僅支持充電
2路智能插座	ACX2A系列		2路承載電流20A，單路輸出電流10A，單回路功率2200W，總功率4400W。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別，報警上報。 ACX2A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡、掃碼充電 ACX2A-HN：防護等級IP21，支持掃碼充電 ACX2A-YN：防護等級IP21，支持刷卡充電
20路電瓶車智能充電樁	ACX20A系列		20路承載電流50A，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率11kW。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別，報警上報。 ACX20A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡，掃碼，充電 ACX20A-YN：防護等級IP21，支持刷卡，充電
落地式電瓶車智能充電樁	ACX10B系列		10路承載電流2，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率5500W。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、立計量、告警上報。 ACX10B-YHW：戶外使用，落地式安裝，包含1臺主機及5根立柱，支持刷卡、掃碼充電,不帶廣告屏 ACX10B-YHW-LL：戶外使用，落地式安裝，包含1臺主機及5根立柱，支持刷卡、掃碼充電。液晶屏支持U盤本地投放圖片及視頻廣告
智能邊緣計算網(wǎng)關(guān)	ANet-2E4SM		4路RS485 串口，光耦隔離，2路以太網(wǎng)接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPC UA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC 12 V ～36 V 。支持4G擴展模塊，485擴展模塊。
	擴展模塊ANet-485		M485模塊：4路光耦隔離RS485
	擴展模塊ANet-M4G		M4G模塊：支持4G全網(wǎng)通
導(dǎo)軌式單相電表	ADL200		單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，輸入電流：10（80）A； 電能精度：1級 支持Modbus和645協(xié)議 證書：MID /CE認證
導(dǎo)軌式電能計量表	ADL400		三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，分相總有功電能，總正反向有功電能統(tǒng)計，總正反向無功電能統(tǒng)計；紅外通訊；電流規(guī)格：經(jīng)互感器接入3×1（6）A，直接接入3×10（80）A，有功電能精度0.5S級，無功電能精度2級 證書：MID /CE認證
無線計量儀表	ADW300		三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，有功電能計量（正、反向）、四象限無功電能 、總諧波含量、分次諧波含量（2～31次） ；A、B、C、N四路測溫；1路剩余電流測量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD顯示；有功電能精度：0.5S級（改造項目 ） 證書：CPA/CE認證
導(dǎo)軌式直流電表	DJSF1352-RN		直流電壓、電流、功率測量，正反向電能計量，復(fù)費率電能統(tǒng)計，SOE事件記錄:8位LCD顯示:紅外通訊:電壓輸入較大1000V，電流外接分流器接入(75mV)或霍爾元件接入(0-5V);電能精度1級，1路485通訊，1路直流電能計量AC/DC85-265V供電 證書：MID/CE認證
面板直流電表	PZ72L-DE		直流電壓、電流、功率測量，正反向電能計量:紅外通訊:電壓輸入較大1000V，電流外接分流器接入·(75mV)或霍爾元件接入(0-20mA0-5V);電能精度1級 證書：CE認證
電氣*限流式保護器	ASCP200-63D		導(dǎo)軌式安裝，可實現(xiàn)短路限流滅弧保護、過載限流保護、內(nèi)部溫限流保護、過欠壓保護、漏電監(jiān)測、線纜溫度監(jiān)測等功能;1路RS485通訊，1路NB或4G無線通訊(選配);額定電流為0~63A，額定電流菜單可設(shè)。

4結(jié)語

在新時代的大背景之下，電動汽車以及充電設(shè)施呈現(xiàn)出高速的發(fā)展，與之相關(guān)的標準也加完善與健全，但是相關(guān)工作人員不要忽視充電樁自身存在的問題，并且出完善的方法，將問題妥善的解決，防止出現(xiàn)充電設(shè)施與車輛充電不兼容而導(dǎo)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，保在運行過程當(dāng)中始終處在穩(wěn)定、的狀態(tài)當(dāng)中，確保充電樁電能應(yīng)用加。為了能夠滿足現(xiàn)場過程當(dāng)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，保證檢測方法加，為電動汽車提供加高質(zhì)量的服務(wù)。

參考文獻

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