簡婷

安科(ke)瑞電氣股份有限(xian)公司(si) 上海嘉定  201801

摘要：電(dian)(dian)動汽(qi)車用戶年齡段參(can)差(cha)不(bu)齊,對于充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)操作流(liu)程的(de)閱讀和理解存在困難;支付(fu)平(ping)臺(tai)的(de)不(bu)兼(jian)容也給(gei)用戶帶來了不(bu)便。針對存在的(de)問(wen)題(ti),結合常規充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)樁的(de)特點,兼(jian)顧無(wu)(wu)人(ren)駕(jia)駛車輛的(de)充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)問(wen)題(ti),設計并開發了一套集成自(zi)動充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)和手(shou)動充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)于一體的(de)新(xin)式充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)設備,既能兼(jian)容現有的(de)充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)方式,又能針對無(wu)(wu)人(ren)駕(jia)駛車輛實現自(zi)動充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)口(kou)對接、充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)、扣費等操作,提高了充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)智(zhi)能化。實驗結果表明,該(gai)系(xi)統(tong)運(yun)行(xing)穩(wen)定,能夠(gou)解決充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)操作不(bu)統(tong)一和付(fu)費平(ping)臺(tai)不(bu)兼(jian)容等問(wen)題(ti)。

關鍵詞：充電樁;無(wu)人(ren)駕駛車輛;自動對接(jie);智能充電

0 引(yin)言

     新能源電(dian)動(dong)汽車產銷與充電(dian)樁/站建造數量與日俱(ju)增,但在(zai)迅猛發展的(de)(de)同時(shi)也存(cun)(cun)在(zai)問題,比如:找充電(dian)樁難、付費方式(shi)不兼容(rong)、操(cao)作步驟不統一(yi)等。所以(yi)目前亟待研究出一(yi)種無人參與的(de)(de)新式(shi)充電(dian)設(she)備,來解決市面上充電(dian)樁存(cun)(cun)在(zai)的(de)(de)問題。

     另一方面,車輛無人駕駛技術發展日趨成熟,包括美國、日本、德國、中國等在內的國家和地區都在進一步加快無人駕駛領域的布[1-2]。文獻[3]開展了無人駕駛車輛智能水平評價研究。文獻[4,5]介紹了無人駕駛主要技術手段和發展現狀。可以看出,無論是從解決實際問題出發還是從技術儲備角度出發,研究針對無人駕駛車輛的充電技術都是很有必要的。

     目前也有國內外部分學者針對電動汽車充電問題進行了相關研究。文獻[6]介紹了電動汽車充電相關的儀表校驗技術,文獻[7]開展了無人值守的智能充電樁的研究。文獻[8,9]探討了制約充電設施發展的主要原因以及產業建設研究。文獻[10]設計了智能充電樁嵌入式控制系統。但是目前關于充電樁的研究都只針對普通電動汽車,尚不能滿足自動駕駛的電動車輛充電問題。

     本論文立足技術創新,提出一種新式充電樁,該充電樁集成手動充電和自動充電于一體,手動充電兼容現有的電動汽車充電方式,自動充電方式則為無人車的充電問題提供解決方案。

1 系統(tong)整體設計(ji)

     充電服務系統包含了運營管理平臺、云端、用戶APP、充電樁、電動車輛,如圖1所示。

     常規的電動汽車,車主駕駛車輛進入充電區域后,可以自行插拔充電槍,并刷卡認證從而進行充電;而無人駕駛車輛則先進行車輛自動識別,然后通過自動對接技術來完成充電槍與充電口的識別與插接工作,從而進行充電操作。

安科瑞充電樁收費運營云平臺

     安科瑞Acrelcloud-9000充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)樁(zhuang)收費運(yun)營云平臺系統通(tong)過(guo)物聯網技術對(dui)(dui)接入系統的充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)樁(zhuang)站點和(he)各個充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)樁(zhuang)進(jin)行(xing)不間斷地數據采集和(he)監控，同時對(dui)(dui)各類故(gu)障如充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機過(guo)溫保護、充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機輸入輸出(chu)過(guo)壓、欠壓、絕緣檢測故(gu)障等(deng)一系列(lie)故(gu)障進(jin)行(xing)預；用戶(hu)通(tong)過(guo)微信(xin)/支付寶小程序掃描二維(wei)碼，進(jin)行(xing)支付后，系統發起充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)請求，控制(zhi)二維(wei)碼對(dui)(dui)應的充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)樁(zhuang)完成電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)動汽車的充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)過(guo)程。

     充(chong)電(dian)樁(zhuang)可(ke)選配WIFI/4G/以(yi)太網接(jie)入(ru)互聯(lian)網，配合加密技(ji)術(shu)和秘鑰分發技(ji)術(shu)，基(ji)于TCP/IP的數據交(jiao)互協議(yi)，與云端進行直連。云平臺包含了(le)充(chong)電(dian)收(shou)費(fei)和充(chong)電(dian)樁(zhuang)運(yun)營(ying)的所有功(gong)能(neng)，包括財務管理、變壓器監控和運(yun)營(ying)分析等(deng)功(gong)能(neng)。

平臺結構

平臺主要功能

■資源管理

充(chong)(chong)電站檔案管理，充(chong)(chong)電樁(zhuang)檔案管理，用戶(hu)檔案管理，充(chong)(chong)電樁(zhuang)運行監測，充(chong)(chong)電樁(zhuang)異常(chang)交(jiao)易監測。

■交(jiao)易結算(suan)

充(chong)電價格策略(lve)管理(li)(li)，預收(shou)費管理(li)(li)，賬單(dan)管理(li)(li)，營(ying)收(shou)和財務相(xiang)關(guan)報(bao)表。

■用(yong)戶管理

用戶(hu)注冊，用戶(hu)登錄，用戶(hu)帳戶(hu)管理，消息管理。

■充電(dian)服務

充(chong)電設(she)施搜索，充(chong)電設(she)施查看，地圖尋址，在(zai)線自助支(zhi)付充(chong)電，充(chong)電結(jie)算，導航等。

■微信小程序

掃碼充(chong)電，賬單(dan)支付等功能(neng)。

■數據服務

數據(ju)采集(ji)，短信提醒，數據(ju)存儲和(he)解(jie)析(xi)。

■變壓器監(jian)控(kong)

監控充電站變壓器負(fu)荷(he)(he)，超負(fu)荷(he)(he)時對充電樁的調度管理。

現場軟硬件配置

產品介紹

1、互聯網版智能交流樁(zhuang)系列

2、產品性能

注：*為通信方式(shi)，可選。

產品功能

1）智(zhi)能監(jian)測(ce)：充(chong)電(dian)(dian)樁(zhuang)智(zhi)能控制器對充(chong)電(dian)(dian)樁(zhuang)具備測(ce)量、控制與保護的功能，如運行狀態監(jian)測(ce)、故障(zhang)狀態監(jian)測(ce)、充(chong)電(dian)(dian)計量與計費以及充(chong)電(dian)(dian)過程的聯動控制等。

2）智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)計(ji)量：輸出配置智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)電(dian)(dian)能(neng)(neng)表，進(jin)行充電(dian)(dian)計(ji)量，具備完善的通(tong)信(xin)功能(neng)(neng)，可將計(ji)量信(xin)息通(tong)過RS485分別上(shang)傳(chuan)給充電(dian)(dian)樁智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)控(kong)制(zhi)器和網(wang)絡運營(ying)平臺。

3）云平臺：具備連接云平臺的功(gong)能(neng)，可(ke)以實現實時監控，財務報表(biao)分析等等。

4）保(bao)護功能(neng)(neng)：具備防(fang)雷保(bao)護、過載保(bao)護、短路保(bao)護和漏電(dian)保(bao)護等功能(neng)(neng)。

5）遠程升(sheng)級：具備完善的通(tong)訊功能，可遠程對(dui)設備軟(ruan)件進行升(sheng)級。

6）適配車型：所(suo)有(you)符合GB/T 20234.2-2015國(guo)標(biao)的(de)電動汽車，適應不同車型的(de)不同功率(lv)。

7）資產安(an)(an)全：產品(pin)全部(bu)由中國平安(an)(an)保(bao)(bao)險承保(bao)(bao)，充分保(bao)(bao)障(zhang)設備、車輛、人員的安(an)(an)全。

產品特點

     智(zhi)能、安全(quan)、穩定(ding)、云平(ping)臺、移(yi)動支付、遠(yuan)程升級(ji)、導航、保險、用戶管(guan)理、適配車型廣(guang)泛、急停(ting)、體積小

ASCP系(xi)列電氣防火限流式保護器

國內電氣火災統計和分析

隨著社(she)會(hui)(hui)經濟的飛速發展，社(she)會(hui)(hui)電(dian)氣(qi)化(hua)程度不斷提高，用電(dian)負(fu)荷過大、線路短路等原因導致(zhi)電(dian)氣(qi)火災發生越來越頻繁，使得(de)火災數量呈上升趨(qu)勢(shi)。

據(ju)5年的統計分析，電(dian)氣(qi)火災發生(sheng)(sheng)的場所(suo)中，住宅發生(sheng)(sheng)火災事(shi)故的數量高居前列（占(zhan)比51%），線路短路及線路老化是誘發事(shi)故的主要原因(yin)。

通過對5年電氣火災(zai)故事原因分(fen)析發現，主要有(you)電線短(duan)路、過負(fu)荷用電、接觸不良等幾種原因導(dao)致事故發生。其(qi)中，電線短(duan)路占比(bi)48%。

配電線路短路特點

線路(lu)短路(lu)時，短路(lu)電流在(zai)很短時間內能(neng)達到額定電流的(de)十幾倍(bei)甚至(zhi)幾十倍(bei)。根據焦耳定律∶Q=I2Rt，在(zai)短路(lu)點(dian)產生的(de)熱(re)量成指數倍(bei)增加，使短路(lu)點(dian)瞬間熔(rong)化并火(huo)星四濺(jian)，很易引發火(huo)災事故(gu)。

傳統短路保護手段

傳統保護方(fang)式采用電(dian)磁脫(tuo)扣式斷路(lu)器(qi)(qi)，檢測到(dao)短路(lu)時(shi)，脫(tuo)扣器(qi)(qi)動作，分斷時(shi)間在(zai)毫秒級，無法控制短路(lu)電(dian)流。好的方(fang)式是采用響應速度快的限流技(ji)術和器(qi)(qi)件(jian)。

ASCP10-1電氣防火限流式保護器

額定電流：0~20A可設置

主要功能

短路限(xian)流：當線路發生短路故(gu)障時，能在150μs內(nei)實現快速限(xian)流保護，控制因短路電(dian)流過大所引起(qi)的電(dian)氣火災事故(gu)。

過載限流(liu)：當被保護線路的電流(liu)超(chao)過額定電流(liu)，線路過載且過載持續時(shi)間超(chao)過設定時(shi)間（3-60秒）時(shi)，保護器進行限流(liu)保護。

超溫(wen)(wen)限(xian)流(liu)：當保護(hu)(hu)器(qi)的(de)內部元器(qi)件(jian)溫(wen)(wen)度(du)超過設定值(zhi)時，產品啟(qi)動超溫(wen)(wen)限(xian)流(liu)保護(hu)(hu)功能，防止因(yin)溫(wen)(wen)度(du)過高(gao)造成產品損(sun)壞。

通訊功能：一路RS485接口(kou)，Modbus-RTU協議。

ASCP200-1電氣防火限流式保護器

額定電(dian)流：0~63A可設置(zhi)

主要功能：

短(duan)路(lu)(lu)限(xian)流(liu)：當線路(lu)(lu)發生短(duan)路(lu)(lu)故(gu)障(zhang)時，能在(zai)150μs內實現快速(su)限(xian)流(liu)保護，控制因短(duan)路(lu)(lu)電(dian)流(liu)過大(da)所引起(qi)的電(dian)氣火災事故(gu)。

過載限流：當被保護(hu)線路(lu)的(de)電流超過額定電流，線路(lu)過載且過載持續時間超過設定時間（3-60秒）時，保護(hu)器進行限流保護(hu)。

超溫(wen)限(xian)流：當保護器(qi)(qi)的內(nei)部(bu)元器(qi)(qi)件溫(wen)度超過設定值時，產(chan)品啟動超溫(wen)限(xian)流保護功(gong)能(neng)，防(fang)止因溫(wen)度過高造成產(chan)品損壞。

過/欠壓(ya)保護(hu)(hu)：當(dang)保護(hu)(hu)器檢測到線路(lu)電壓(ya)欠壓(ya)或(huo)過壓(ya)時，保護(hu)(hu)器發(fa)出聲光報警(jing)信號，可預先設置(zhi)是否啟動限(xian)流保護(hu)(hu)。

ASCP200-1電(dian)氣(qi)防火限流式保護器

額定電(dian)流：0~63A可設置

主要功能：

線(xian)纜溫(wen)度監測：當被(bei)監測線(xian)纜溫(wen)度超過報警(jing)(jing)設定值(zhi)時(shi)，保護器發出聲光(guang)報警(jing)(jing)信號，可預先設置(zhi)是否啟動限流保護。

漏(lou)電(dian)流監測(ce)：當(dang)被(bei)監測(ce)的線路漏(lou)電(dian)超過(guo)報警(jing)設(she)定(ding)值(zhi)時，保(bao)護器(qi)發(fa)出聲光報警(jing)信號，可預先設(she)置是否啟(qi)動(dong)限(xian)流保(bao)護。

通訊功能：具有1路RS485接口，1路2G無線(xian)通訊，可以(yi)將數據發送到(dao)后臺監(jian)控系統，實現遠程監(jian)控。監(jian)控后臺可以(yi)是     安(an)科(ke)瑞Acrel-6000/B電氣火(huo)災監(jian)控主機，也(ye)可以(yi)是安(an)科(ke)瑞Acrel-6000安(an)全(quan)云平臺，或三方監(jian)控軟件(jian)或平臺。

技術參數：

ASCP系列電氣防火限流式保護器—安裝與接線

尺寸與安裝：

接線方式：

選型及使用說明：

保(bao)護(hu)器(qi)設定(ding)的額定(ding)電流應該與其(qi)前(qian)級的斷路器(qi)的額定(ding)電流保(bao)持一(yi)致。

注意(yi)保證產品正常的通(tong)風和散(san)熱。

保護器內部(bu)帶(dai)有交流電，嚴(yan)禁非專(zhuan)業(ye)人士擅自打(da)開(kai)產品外殼。

保護器后(hou)方可接多(duo)個負載(zai)，需(xu)要保證(zheng)負載(zai)的額定電(dian)流小于保護器的額定電(dian)流。

ASCP200為(wei)功能(neng)型，標配溫度監測和(he)漏電流監測。

ASCP200-1電氣防火限流式保護器—過載功能演示

微斷保(bao)護下，線路過(guo)載測試試驗(yan)

現(xian)象(xiang)：線(xian)路過載發(fa)熱，絕緣損(sun)壞(huai)致使短路，微斷跳閘保護，損(sun)壞(huai)點(dian)火星(xing)四濺(jian)。

限流式保護器保護下，線路過載測試

現(xian)象：線路過載發(fa)熱，絕緣損壞致使短路，保(bao)護器限流保(bao)護并報警，損壞點無火(huo)星產生(sheng)。

微斷保護下，線路(lu)短(duan)路(lu)測(ce)試試驗

現象：模擬(ni)線路(lu)短(duan)路(lu)，微斷(duan)跳閘保護，短(duan)路(lu)點火星四濺。

限流式保護(hu)器保護(hu)下(xia)，線(xian)路短路測試

現象：模擬線(xian)路短(duan)路，保護器限流保護并報警，短(duan)路點無(wu)火星產生。

ASCP200-1電氣防火限流式保護器—典型系統圖

ASCP200-1電氣防火限流式保護器設計與使用誤區

限(xian)流(liu)式保護器有小電流(liu)的產(chan)品(pin)(pin)，就可以有大電流(liu)的產(chan)品(pin)(pin)，所以在(zai)設(she)計時為(wei)了減少使用數量，盡可能選擇(ze)大電流(liu)的產(chan)品(pin)(pin)。

限(xian)流保護(hu)(hu)器的(de)短(duan)路保護(hu)(hu)功能，應需遵守分(fen)級保護(hu)(hu)的(de)要求(qiu)，電流越(yue)大，末端短(duan)路滅弧效果越(yue)差(cha)；

線路短路時，盡可(ke)能減少(shao)停電(dian)范圍。

限流式保護器既然用在末端線路保護中，就(jiu)一定(ding)可以裝(zhuang)在末端配電箱里。

限流式保護器采用固(gu)態開關，正常(chang)工作時有一定功(gong)耗(hao)，會產生熱量，不應安裝在密閉空(kong)間內。

限流式保護器和故障電弧探測器的區別

限流式(shi)(shi)保(bao)(bao)護(hu)器在有(you)(you)的場合(he)也叫作滅弧(hu)式(shi)(shi)保(bao)(bao)護(hu)器，因(yin)此有(you)(you)時候容(rong)易和故(gu)障(zhang)電弧(hu)探(tan)測器混淆，但限流式(shi)(shi)保(bao)(bao)護(hu)器主要用于故(gu)障(zhang)短路后的快速切(qie)斷，相(xiang)當于空氣(qi)開關瞬(shun)間脫(tuo)扣功能的加強版，屬于事(shi)后保(bao)(bao)護(hu)。

故障電弧探測器則(ze)通過對接入線路中的串并聯故障電弧的監測，及時發(fa)現線路中的異常狀態(tai)和(he)隱患(huan)，主(zhu)要作用(yong)是事(shi)前(qian)防護。

限流式保護器(qi)和故障電弧(hu)探測器(qi)可以配合使用。

限流式保護器和傳統微斷的區別

ASCP200-1電氣防火限(xian)流式保護(hu)器-證書報告

ASCP200-1電(dian)氣(qi)防火限流式保護(hu)器-安(an)裝圖片

。

電(dian)(dian)氣(qi)防火(huo)限流(liu)式保護器(qi)可有效克服傳統斷路(lu)(lu)器(qi)、空氣(qi)開關和監(jian)控設備存(cun)在(zai)的(de)短(duan)路(lu)(lu)電(dian)(dian)流(liu)大、切斷短(duan)路(lu)(lu)電(dian)(dian)流(liu)時間長、短(duan)路(lu)(lu)時產(chan)生的(de)電(dian)(dian)弧火(huo)花(hua)大，以(yi)及使用壽命短(duan)等弊端，發生短(duan)路(lu)(lu)故(gu)障時，能以(yi)微秒級速度快速限制短(duan)路(lu)(lu)電(dian)(dian)流(liu)以(yi)實現滅弧保護，從而(er)能顯著減(jian)少電(dian)(dian)氣(qi)火(huo)災事(shi)故(gu)，保障使用場所人員和財產(chan)的(de)安全。

ASCP200-1 型電氣防火限(xian)(xian)流式(shi)保護(hu)器是單相(xiang)限(xian)(xian)流式(shi)保護(hu)器，大額(e)定電流為 63A。可廣泛應用于學校、醫院、商場(chang)、賓館(guan)、娛(yu)樂場(chang)所(suo)、寺廟、文物建(jian)筑(zhu)、會展、住(zhu)宅、倉(cang)庫、幼兒園、老年人建(jian)筑(zhu)、集(ji)體宿舍(she)、電動車充電站及(ji)租賃式(shi)商場(chang)商鋪(pu)、批發市(shi)(shi)場(chang)、集(ji)貿市(shi)(shi)場(chang)、甲(jia)乙丙類(lei)危險品(pin)庫房等各種用電場(chang)所(suo)末(mo)端干、支路(lu)的(de)線(xian)路(lu)保護(hu)。

2 結束語

     通過(guo)分(fen)析市面上的充(chong)(chong)電(dian)樁在(zai)服(fu)務過(guo)程(cheng)中(zhong)存在(zai)的不足(zu),并結合無人(ren)駕駛技(ji)術的發展(zhan)(zhan)背景,本課(ke)題設(she)計了一(yi)款集成手動(dong)(dong)充(chong)(chong)電(dian)方(fang)式(shi)和自動(dong)(dong)充(chong)(chong)電(dian)方(fang)式(shi)的新(xin)式(shi)充(chong)(chong)電(dian)樁。該新(xin)式(shi)充(chong)(chong)電(dian)設(she)備既兼(jian)容現有的電(dian)動(dong)(dong)車(che)輛,同(tong)時又可以(yi)為(wei)無人(ren)駕駛車(che)輛直(zhi)接提供(gong)充(chong)(chong)電(dian)服(fu)務,在(zai)一(yi)定程(cheng)度上降低了充(chong)(chong)電(dian)樁更新(xin)換代的成本,為(wei)充(chong)(chong)電(dian)基礎設(she)施(shi)的發展(zhan)(zhan)提供(gong)了新(xin)思路。

參考(kao)文獻

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