电动汽车充电桩（机）远程检测技术研究--中国期刊网

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电动汽车充电桩（机）远程检测技术研究

发表时间：2020/8/24 来源：《基层建设》2020年第10期作者：刘佳

[导读] 摘要：电动汽车相比燃油车，在环保、清洁和节能方面都占据了明显的优势，近年来被作为缓解大气环境污染和能源紧缺的最主要方式之一，但要推动电动汽车的发展，相关的充电场站基础桩（机）建设必须快速的展开。

        深圳市科陆精密仪器有限公司广东省深圳市 518000
        摘要：电动汽车相比燃油车，在环保、清洁和节能方面都占据了明显的优势，近年来被作为缓解大气环境污染和能源紧缺的最主要方式之一，但要推动电动汽车的发展，相关的充电场站基础桩（机）建设必须快速的展开。本文就电动汽车充电桩（机）远程检测技术展开研究分析。
        关键词：电动汽车；充电桩（机）；远程检测技术
        一、现状分析
        如今，电动汽车充电设施建设如火如荼的开展着，但频发的质量问题又令人堪忧。相关单位一直在推进其检测工作，然而随着工作的开展，现场检测的困难逐渐显露出来。首先，检测需要的负载往往比较笨重，搬运成本高（人力、物力）；其次，一方面，电动汽车充电桩（机）的数量极其庞大，且仍在快速增长中，另一方面，受限于场地、人力以及测试流程，检测的效率又难以提高，对检测人力的需求也越来越高。此外，户外检测条件恶劣，炎热、寒冷以及噪音都给人体带来极大的不适。因此，研发“电动汽车充电桩（机）远程检测技术”，实现无人监管检测，将大大减少人力、物力消耗，同时能大幅提高检测效率，快速推动行业发展，显得极为迫切。
        二、系统构成
        该系统主要由检测模块、云平台、及终端APP构成。检测模块置于待检充电桩（机）与电动汽车之间，采集充电信息，通过无线网络上传至平台，平台对数据进行分析、判断、存储。移动终端安装APP后，可与后台通信，设定检测任务，查看检测数据及分析结果等。
        检测模块由供电单元、充电接口模拟单元、检测单元、视频单元、通信单元组成。供电单元包含外接用电、太阳能电池两种模式。充电接口单元负责与充电桩（机）及电动车对接，截取充电信息及充电枪头温度信息。视频单元主要用于检测现场的图片、影像信息采集，如充电桩（机）铭牌信息，可通过AI模块自动识别充电桩（机）参数，导入系统。测试过程中也可以在后台或通过APP连接现场摄像头实时查看。检测单元包含充电枪头电信号检测和枪头温度检测、环境温湿度检测，内含GPS模块可提供时间、地点信息。通信单元包含can报文监测和平台通信两部分，前者监视充电桩（机）与电动汽车之间的保文，后者负责采集信息上传及接收平台控制指令。

        三、系统主要功能
        系统具体可以实现的功能主要包括电能检测、环境检测、GPS定位授时、视频监控、异常状态分析及其它功能。系统通过高精度电压电流采集单元采集充电枪头的电压电流信号，计算出电能值，精度可达0.05级，远高于充电桩（机）1级的计量精度。在充电结束后，云平台根据此电能数据与接入的充电设施运营商平台结算数据进行对接，计算差值，从而判断被检设备计量是否合格。平台根据上传的电压、电流数据可绘制出充电曲线。系统内置的温湿度检测模块，用于记录现场检测环境，同时可对电能数据进行补偿。系统采用GPS自动授时定位，该授时信息与待测充电桩（机）的时间信息进行比对，可计算出待测充电桩（机）的时间误差。定位功能主要用于防盗，定时上传至云平台，平台与预置信息进行比对，发现位置异常立即锁定设备，进行报警。系统内含AI图像信息提取模块，可通过待检充电桩（机）铭牌信息、界面信息拍照，提取相关数据，如额定电压、电流、显示时间、结算数据等，自动导入系统。摄像头可设置为一直开启状态，通过云平台可实时查看现场状况。在充电过程中，检测模块一旦发现接口异常、电压电流异常、枪头异常发热，将根据严重等级采取报警、切断回路等处理。系统还支持现场报表打印、历史数据查询、分析等辅助功能。
        四、主要技术及实现
        本系统的技术核心主要在如下几方面：
        1.高精度电压、电流采样技术
        电压、电流测量回路负责充电桩（机）输出电压、电流的测量，将其通过电路按一定比例转化为AD可以测量的电压信号，该电压信号可以实时反映外部被测电压信号的变化。电压测量回路由高稳定性精密电阻分压网络、档位切换组件、高精密运算放大器、增益调整网络、滤波网络及模数转换器（AD）组成。电流测量单元由高精度电流互感器+电阻采样、档位控制组件、增益调整网络、滤波网络及模数转换器组成。
        对于直流大电流的采样，一般有电阻方式、霍尔方式、直流互感器等方式。电阻方式采样原理简单，但是功耗大，对散热要求高，对电阻的温度系数及热阻要求非常严格，有少数国外进口功率电阻能满足大电流采样的指标要求，但是价格高，体积大，重量重，应用不方便；霍尔方式由于原理上采用类似半导体器件的工作特性，工作受外界环境温度影响大，指标达不到系统要求；直流互感器采用磁通门的技术，通过高频闭环调制方式保证系统静态工作点的稳定，从而有效避免互感器工作时受外界环境温度的影响，直流互感器采样大电流不存在发热等问题，因此直流采样单元体积可以设计很小，做成的设备体积小，重量轻；但是直流互感器涉及的技术复杂，实现难度大。采用直流传感器作为电流采样器件，用于实现大电流的高精度计量，配合电阻采样的方式，实现大电流采样与小电流采样间的切换。
        2.充电故障诊断技术研究
        系统将故障分为检测模块级和平台级两种，前者优先级高于后者。检测模块级故障主要包含充电过程中发生的过压（超过充电桩（机）或电动汽车最大允许电压）、过流（超过充电桩（机）或电动汽车最大允许电流）、枪头过温，发生这三种情况，模块将立即切断充电回路，并将信息保存上传平台。后台级异常则会根据当前充电曲线以及控制导引数据进行分析，对异常情况进行判断，发出报警，并按照预先设定的故障处理级别进行处理。比如，当充电报文电压电流数据与实际电压电流数据差异超过设定阈值时，系统根据预置的异常应对方式：报警、报警并停止充电，进行处理。
        3.基于AI的充电桩（机）信息自动识别技术
        对检测时需要输入的文字信息，如充电桩（机）出厂信息、额定电压、电流等基本信息、充电结算数据等，系统采用OCR框架，先后对图片进行文字检测、内容提取。先将图像中的特征的提取并检测目标区域，之后对目标区域的的字符进行分割和分类。最终获取有效文字信息填入相应栏目。
        4.基于云平台的数据系统研究。
        系统采用领先的、成熟可靠的数据传输技术、通信技术（支持2G、3G、4G）、加密解码技术等信息化通信技术，构建基于阿里云架构、云计算、云存储为服务核心的电动汽车充电桩（机）远程检测管理平台。检测模块启动后，用视频单元或在APP中点击拍照按钮，拍摄待检充电桩（机）的外观、铭牌信息、界面显示时间，点击“开始检测”。将充电枪头插入模块充电端，等待电动汽车停入该车位后，将检测模块的枪头插入电动汽车充电口，正常充电即可。充电结束后，APP会有提示是否生成本次充电报表，支持连接打印机直接打印。
        结束语
        随着大力推进充电基础桩（机）建设，要想真正解决电动汽车充电难题，检测手段的提升是发展新能源汽车产业的重要保障，远程检测技术必将成为一种自然趋势。
        参考文献：
        [1]吉向东.云平台电力设备数据自动监控系统设计与研究[J].信息技术与信息化，2020（04）：83-84.