國(guó)電南瑞南京控制系統(tǒng)有限公司 杜 峰 國(guó)家能源集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司 葛 然

近年來，由于電動(dòng)自行車引發(fā)的火災(zāi)事故屢屢發(fā)生，其中80%的事故發(fā)生在充電時(shí)。因此，禁止電動(dòng)自行車進(jìn)電梯、樓道、戶內(nèi)及人員密集場(chǎng)所和設(shè)置集中充電設(shè)施，便成為保障生命安全和財(cái)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(dòng)自行車充電火災(zāi)”的宣傳海報(bào)，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(dòng)助力車著火傷人傷財(cái)事件屢見不鮮，可是仍有很多居民不為所動(dòng)。

據(jù)科學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)電動(dòng)車出現(xiàn)短路后很快會(huì)產(chǎn)生自燃，約30秒出現(xiàn)明火，3分鐘內(nèi)火焰溫度到達(dá)1200攝氏度、火勢(shì)到達(dá)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(gè)密閉空間，更有甚者會(huì)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(huì)造成昏迷，甚至窒息死亡，一臺(tái)電動(dòng)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(duì)居民小區(qū)，由物業(yè)規(guī)劃出合適的小區(qū)合適場(chǎng)地，由供電企業(yè)或者第三方運(yùn)營(yíng)商出資并提供技術(shù)支撐，共同建設(shè)出一種“智能充電+智能換電”的方式來解決電動(dòng)助力車集中、安全充電的難題。電動(dòng)助力車“智能充電+智能換電”的場(chǎng)地可以實(shí)規(guī)模化集中式，也可以根據(jù)小區(qū)的地理情況建設(shè)成分布式，采用智能充電柜、智能共享插座、智能換電柜相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)各種規(guī)格型號(hào)的電動(dòng)助力車安全充電。

1 總體方案

本方案主要由現(xiàn)場(chǎng)硬件支撐和遠(yuǎn)程軟件支撐構(gòu)成。其中，現(xiàn)場(chǎng)硬件支撐包括智能共享插座、智能電動(dòng)助力車充電樁、智能電動(dòng)車電池?fù)Q電柜。遠(yuǎn)程軟件支撐包括手機(jī)APP、微信小程序、云數(shù)據(jù)平臺(tái)、站控平臺(tái)等，電動(dòng)助力車“智能充電+智能換電”的場(chǎng)景可以采用規(guī)?；惺?，也可以根據(jù)小區(qū)的地理情況建設(shè)成分布式，采用智能充電柜、智能共享插座、智能換電柜相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)各種規(guī)格型號(hào)的電動(dòng)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(jī)APP/微信小程序+站控平臺(tái)+云數(shù)據(jù)平臺(tái)）。

圖1 硬件支撐

1.1 智能充電

隨著充電技術(shù)的發(fā)展，越來越多的新能源汽車、老年代步車、電動(dòng)三輪車、電動(dòng)摩托車等開始采用民用220V 電源插座充電，但是當(dāng)車輛電量告警時(shí)卻很難在戶外找到合適的充電電源，原因是專用電站相對(duì)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(shí)使用，卻很難準(zhǔn)確計(jì)算出用電電量，無法合理收取費(fèi)用，這就導(dǎo)致私人電源大量閑置而缺少提供給他人使用的動(dòng)力來源，智能充電設(shè)設(shè)施的使用就可以很好解決這一問題。

智能充電設(shè)施主要面向新能源汽車、老年代步車、電動(dòng)三輪車、電動(dòng)摩托車等不方便蓄電池拆卸的中小型電動(dòng)助力車，由供電企業(yè)或者第三方運(yùn)營(yíng)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(jì)出本小區(qū)電動(dòng)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(jì)概算制定智能充電設(shè)施的安裝數(shù)量，同時(shí)也方便物業(yè)公司統(tǒng)一集中管理電動(dòng)車輛。智能充電設(shè)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(gè)樁體上具備多路單/三箱插座接口，每一路具備獨(dú)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(fèi)充電方式，電動(dòng)助力車充電可按照時(shí)間或電量充電收費(fèi)。智能充電設(shè)施具備防水、過載保護(hù)、故障回路識(shí)別、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、失載跳閘、充滿/空載自動(dòng)結(jié)算、煙霧水浸報(bào)警等功能，為電動(dòng)助力車安全充電提供可靠方式。

1.2 智能換電

智能換電設(shè)施是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能換電設(shè)施，電動(dòng)助力車作為綠色出行的代表，隨著電動(dòng)車行業(yè)飛速發(fā)展，在實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的道路上，將不斷推動(dòng)節(jié)能減排理念，推動(dòng)電動(dòng)行業(yè)的服務(wù)創(chuàng)新變革與消費(fèi)的升級(jí)，電動(dòng)車換電柜即可滿足人們的換電新需求，既能實(shí)現(xiàn)了能源的快速補(bǔ)給，同時(shí)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(shí)代發(fā)展的趨勢(shì)。

換電柜主要面向普通電動(dòng)自行車，包括家用電動(dòng)自行車，外賣、快遞行業(yè)專用電動(dòng)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(dòng)車輛集中停放位置。從產(chǎn)品形態(tài)上來看，智能換電設(shè)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(cāng)充電并關(guān)上倉(cāng)門，已經(jīng)充滿電的電池倉(cāng)倉(cāng)門自動(dòng)彈開，用戶取出電池使用并關(guān)上倉(cāng)門，可根據(jù)新舊電池電量差進(jìn)行費(fèi)用結(jié)算。

智能換電柜可具備多個(gè)電池充電倉(cāng)，每個(gè)電池充電倉(cāng)具備獨(dú)立一個(gè)電池充電功能，每一個(gè)充電回路同樣具備防水、過載保護(hù)、故障回路識(shí)別、短路保護(hù)、充滿自動(dòng)斷開、熱氣溶膠自動(dòng)滅火，散熱、煙霧水浸報(bào)警等功能，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每一顆充電電池，實(shí)現(xiàn)安全可靠的蓄電池?fù)Q電。

1.3 站控平臺(tái)

站控平臺(tái)主要功能是通過智能感知、遠(yuǎn)程視屏監(jiān)控等設(shè)備實(shí)現(xiàn)集中智能充電、智能換電設(shè)施的安防保護(hù)功能?？蓪?duì)每個(gè)站點(diǎn)的情況進(jìn)行攝像頭遠(yuǎn)程監(jiān)控，可以結(jié)合小區(qū)內(nèi)的攝像頭安保系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)無法充電或設(shè)備發(fā)生起火、冒煙等危險(xiǎn)情況時(shí)可第一時(shí)間安排人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行設(shè)備維修和消防除險(xiǎn)。同時(shí)，需在集中充電站點(diǎn)附近配備微型消防站/消防柜，每個(gè)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(shè)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(jìn)行維護(hù)管理。

1.4 云數(shù)據(jù)平臺(tái)

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

云數(shù)據(jù)平臺(tái)可具備以下功能：具備智能充電/換電設(shè)備的遠(yuǎn)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(shè)備進(jìn)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(wù)；用戶也可以根據(jù)使用需求選擇按次、包月或按電量計(jì)費(fèi)方式；具備設(shè)備使用故障提報(bào)、申訴功能。

2 結(jié)語

隨著互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)的高速發(fā)展，智能用電得以在越來越多社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域出現(xiàn)，依靠這些先進(jìn)技術(shù)運(yùn)營(yíng)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(shù)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(huì)生產(chǎn)效率。“智能充電+智能換電”的電動(dòng)助力車換電方式就能很好的解決小區(qū)內(nèi)電動(dòng)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(dòng)車輛管理，形成了經(jīng)濟(jì)效益，具有廣泛良好的應(yīng)用前景。