居民小區(qū)電動助力車安全充電建設方案的研究應用

國電南瑞南京控制系統(tǒng)有限公司 杜 峰 國家能源集團科學技術研究院有限公司 葛 然

近年來，由于電動自行車引發(fā)的火災事故屢屢發(fā)生，其中80%的事故發(fā)生在充電時。因此，禁止電動自行車進電梯、樓道、戶內(nèi)及人員密集場所和設置集中充電設施，便成為保障生命安全和財產(chǎn)安全的重要管理手段[1]。很多居民小區(qū)都粘貼了“警惕電動自行車充電火災”的宣傳海報，但是小區(qū)居民從樓道室內(nèi)私拉電源線連接屋外插線板的“飛線充電”行為或者是將電瓶車推回屋內(nèi)、攜帶可拆卸充電電瓶回家充電的行為并未減少。即使電動助力車著火傷人傷財事件屢見不鮮，可是仍有很多居民不為所動。

據(jù)科學模擬實驗表明，當電動車出現(xiàn)短路后很快會產(chǎn)生自燃，約30秒出現(xiàn)明火，3分鐘內(nèi)火焰溫度到達1200攝氏度、火勢到達頂峰，燃燒產(chǎn)生的有毒氣體以1米/秒的速度，迅速充滿整個密閉空間，更有甚者會發(fā)生爆炸、切斷逃生路線。居民吸入此類有毒氣體，很可能會造成昏迷，甚至窒息死亡，一臺電動車燃燒產(chǎn)生的有毒氣體足以使得上百人窒息死亡。

本文主要針對居民小區(qū)，由物業(yè)規(guī)劃出合適的小區(qū)合適場地，由供電企業(yè)或者第三方運營商出資并提供技術支撐，共同建設出一種“智能充電+智能換電”的方式來解決電動助力車集中、安全充電的難題。電動助力車“智能充電+智能換電”的場地可以實規(guī)模化集中式，也可以根據(jù)小區(qū)的地理情況建設成分布式，采用智能充電柜、智能共享插座、智能換電柜相結合的方式實現(xiàn)各種規(guī)格型號的電動助力車安全充電。

1 總體方案

本方案主要由現(xiàn)場硬件支撐和遠程軟件支撐構成。其中，現(xiàn)場硬件支撐包括智能共享插座、智能電動助力車充電樁、智能電動車電池換電柜。遠程軟件支撐包括手機APP、微信小程序、云數(shù)據(jù)平臺、站控平臺等，電動助力車“智能充電+智能換電”的場景可以采用規(guī)模化集中式，也可以根據(jù)小區(qū)的地理情況建設成分布式，采用智能充電柜、智能共享插座、智能換電柜相結合的方式實現(xiàn)各種規(guī)格型號的電動助力車安全充電。具體組成有硬件支撐（圖1）與軟件支撐（手機APP/微信小程序+站控平臺+云數(shù)據(jù)平臺）。

圖1 硬件支撐

1.1 智能充電

隨著充電技術的發(fā)展，越來越多的新能源汽車、老年代步車、電動三輪車、電動摩托車等開始采用民用220V 電源插座充電，但是當車輛電量告警時卻很難在戶外找到合適的充電電源，原因是專用電站相對比較稀少，非專用電站大部分是私人用戶的，即使可以提供給他人臨時使用，卻很難準確計算出用電電量，無法合理收取費用，這就導致私人電源大量閑置而缺少提供給他人使用的動力來源，智能充電設設施的使用就可以很好解決這一問題。

智能充電設施主要面向新能源汽車、老年代步車、電動三輪車、電動摩托車等不方便蓄電池拆卸的中小型電動助力車，由供電企業(yè)或者第三方運營商配合各小區(qū)物業(yè)公司做好小區(qū)內(nèi)用戶的前期調(diào)研工作，統(tǒng)計出本小區(qū)電動助力車的大概使用數(shù)量和使用情況，統(tǒng)一規(guī)劃出車位位置，按照統(tǒng)計概算制定智能充電設施的安裝數(shù)量，同時也方便物業(yè)公司統(tǒng)一集中管理電動車輛。智能充電設施具體可分為智能充電柜和智能共享插座兩種。

智能充電柜是在一個樁體上具備多路單/三箱插座接口，每一路具備獨立充電功能，智能共享插座則只具備1路或2路單/三箱插座接口。具體可通過刷卡、掃碼兩種付費充電方式，電動助力車充電可按照時間或電量充電收費。智能充電設施具備防水、過載保護、故障回路識別、短路保護、漏電保護、失載跳閘、充滿/空載自動結算、煙霧水浸報警等功能，為電動助力車安全充電提供可靠方式。

1.2 智能換電

智能換電設施是基于物聯(lián)網(wǎng)技術、互聯(lián)網(wǎng)技術的智能換電設施，電動助力車作為綠色出行的代表，隨著電動車行業(yè)飛速發(fā)展，在實現(xiàn)“碳達峰、碳中和”目標的道路上，將不斷推動節(jié)能減排理念，推動電動行業(yè)的服務創(chuàng)新變革與消費的升級，電動車換電柜即可滿足人們的換電新需求，既能實現(xiàn)了能源的快速補給，同時也能給快遞、外賣等行業(yè)提高效率，不久的將來，智能換電柜將是新能源時代發(fā)展的趨勢。

換電柜主要面向普通電動自行車，包括家用電動自行車，外賣、快遞行業(yè)專用電動自行車等便于蓄電池拆卸的車輛，安裝位置局限性較小，可安裝在居民小區(qū)內(nèi)或小區(qū)周邊，也可以安裝于電動車輛集中停放位置。從產(chǎn)品形態(tài)上來看，智能換電設施類似于共享充電寶+快遞柜的方式，用戶通過刷卡或二維碼掃碼后，將饋電電池放入電池充電倉充電并關上倉門，已經(jīng)充滿電的電池倉倉門自動彈開，用戶取出電池使用并關上倉門，可根據(jù)新舊電池電量差進行費用結算。

智能換電柜可具備多個電池充電倉，每個電池充電倉具備獨立一個電池充電功能，每一個充電回路同樣具備防水、過載保護、故障回路識別、短路保護、充滿自動斷開、熱氣溶膠自動滅火，散熱、煙霧水浸報警等功能，實時監(jiān)測每一顆充電電池，實現(xiàn)安全可靠的蓄電池換電。

1.3 站控平臺

站控平臺主要功能是通過智能感知、遠程視屏監(jiān)控等設備實現(xiàn)集中智能充電、智能換電設施的安防保護功能。可對每個站點的情況進行攝像頭遠程監(jiān)控，可以結合小區(qū)內(nèi)的攝像頭安保系統(tǒng)，當出現(xiàn)無法充電或設備發(fā)生起火、冒煙等危險情況時可第一時間安排人員到達現(xiàn)場進行設備維修和消防除險。同時，需在集中充電站點附近配備微型消防站/消防柜，每個消防站/柜內(nèi)配備滅火毯、干粉滅火器、防火手套、正壓式空氣呼吸器等消防設備，柜門采用緊急情況下可擊碎玻璃柜門，并且由專人定期進行維護管理。

1.4 云數(shù)據(jù)平臺

云數(shù)據(jù)平臺的使用可同其他共享類的項目一樣，通過微信小程序或者手機APP 掃共享設備上的二維碼進入，連接云數(shù)據(jù)平臺進入使用流程。云數(shù)據(jù)平臺可以查看所有智能充換電設備的使用情況，以及換電柜內(nèi)電池的運行狀態(tài)、使用數(shù)據(jù)，可以管理用戶、運維人員等，用于管理整個系列產(chǎn)品的運營。

云數(shù)據(jù)平臺可具備以下功能：具備智能充電/換電設備的遠程查找功能，用戶可根據(jù)軟件頁面顯示、查找附近空閑狀態(tài)的智能充電/換電設備進行使用；充值、提現(xiàn)以及余額查詢功能；可根據(jù)用戶的不同需求，提供充電或是換電使用指南服務；用戶也可以根據(jù)使用需求選擇按次、包月或按電量計費方式；具備設備使用故障提報、申訴功能。

2 結語

隨著互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)技術的高速發(fā)展，智能用電得以在越來越多社會生活的各個領域出現(xiàn)，依靠這些先進技術運營而生的各類產(chǎn)品逐漸改變了人們的生活方式，借助互聯(lián)網(wǎng)技術智能用電更好地調(diào)配了閑置資源，使資源的利用率得到有效提升，方便了人們的生活，也間接提高了社會生產(chǎn)效率?！爸悄艹潆?智能換電”的電動助力車換電方式就能很好的解決小區(qū)內(nèi)電動車入戶充電所帶來的安全隱患難題，協(xié)助小區(qū)物業(yè)統(tǒng)一電動車輛管理，形成了經(jīng)濟效益，具有廣泛良好的應用前景。