居民小区电动助力车安全充电建设方案的研究应用

国电南瑞南京控制系统有限公司 杜 峰 国家能源集团科学技术研究院有限公司 葛 然

近年来，由于电动自行车引发的火灾事故屡屡发生，其中80%的事故发生在充电时。因此，禁止电动自行车进电梯、楼道、户内及人员密集场所和设置集中充电设施，便成为保障生命安全和财产安全的重要管理手段[1]。很多居民小区都粘贴了“警惕电动自行车充电火灾”的宣传海报，但是小区居民从楼道室内私拉电源线连接屋外插线板的“飞线充电”行为或者是将电瓶车推回屋内、携带可拆卸充电电瓶回家充电的行为并未减少。即使电动助力车着火伤人伤财事件屡见不鲜，可是仍有很多居民不为所动。

据科学模拟实验表明，当电动车出现短路后很快会产生自燃，约30秒出现明火，3分钟内火焰温度到达1200摄氏度、火势到达顶峰，燃烧产生的有毒气体以1米/秒的速度，迅速充满整个密闭空间，更有甚者会发生爆炸、切断逃生路线。居民吸入此类有毒气体，很可能会造成昏迷，甚至窒息死亡，一台电动车燃烧产生的有毒气体足以使得上百人窒息死亡。

本文主要针对居民小区，由物业规划出合适的小区合适场地，由供电企业或者第三方运营商出资并提供技术支撑，共同建设出一种“智能充电+智能换电”的方式来解决电动助力车集中、安全充电的难题。电动助力车“智能充电+智能换电”的场地可以实规模化集中式，也可以根据小区的地理情况建设成分布式，采用智能充电柜、智能共享插座、智能换电柜相结合的方式实现各种规格型号的电动助力车安全充电。

1 总体方案

本方案主要由现场硬件支撑和远程软件支撑构成。其中，现场硬件支撑包括智能共享插座、智能电动助力车充电桩、智能电动车电池换电柜。远程软件支撑包括手机APP、微信小程序、云数据平台、站控平台等，电动助力车“智能充电+智能换电”的场景可以采用规模化集中式，也可以根据小区的地理情况建设成分布式，采用智能充电柜、智能共享插座、智能换电柜相结合的方式实现各种规格型号的电动助力车安全充电。具体组成有硬件支撑（图1）与软件支撑（手机APP/微信小程序+站控平台+云数据平台）。

图1 硬件支撑

1.1 智能充电

随着充电技术的发展，越来越多的新能源汽车、老年代步车、电动三轮车、电动摩托车等开始采用民用220V 电源插座充电，但是当车辆电量告警时却很难在户外找到合适的充电电源，原因是专用电站相对比较稀少，非专用电站大部分是私人用户的，即使可以提供给他人临时使用，却很难准确计算出用电电量，无法合理收取费用，这就导致私人电源大量闲置而缺少提供给他人使用的动力来源，智能充电设设施的使用就可以很好解决这一问题。

智能充电设施主要面向新能源汽车、老年代步车、电动三轮车、电动摩托车等不方便蓄电池拆卸的中小型电动助力车，由供电企业或者第三方运营商配合各小区物业公司做好小区内用户的前期调研工作，统计出本小区电动助力车的大概使用数量和使用情况，统一规划出车位位置，按照统计概算制定智能充电设施的安装数量，同时也方便物业公司统一集中管理电动车辆。智能充电设施具体可分为智能充电柜和智能共享插座两种。

智能充电柜是在一个桩体上具备多路单/三箱插座接口，每一路具备独立充电功能，智能共享插座则只具备1路或2路单/三箱插座接口。具体可通过刷卡、扫码两种付费充电方式，电动助力车充电可按照时间或电量充电收费。智能充电设施具备防水、过载保护、故障回路识别、短路保护、漏电保护、失载跳闸、充满/空载自动结算、烟雾水浸报警等功能，为电动助力车安全充电提供可靠方式。

1.2 智能换电

智能换电设施是基于物联网技术、互联网技术的智能换电设施，电动助力车作为绿色出行的代表，随着电动车行业飞速发展，在实现“碳达峰、碳中和”目标的道路上，将不断推动节能减排理念，推动电动行业的服务创新变革与消费的升级，电动车换电柜即可满足人们的换电新需求，既能实现了能源的快速补给，同时也能给快递、外卖等行业提高效率，不久的将来，智能换电柜将是新能源时代发展的趋势。

换电柜主要面向普通电动自行车，包括家用电动自行车，外卖、快递行业专用电动自行车等便于蓄电池拆卸的车辆，安装位置局限性较小，可安装在居民小区内或小区周边，也可以安装于电动车辆集中停放位置。从产品形态上来看，智能换电设施类似于共享充电宝+快递柜的方式，用户通过刷卡或二维码扫码后，将馈电电池放入电池充电仓充电并关上仓门，已经充满电的电池仓仓门自动弹开，用户取出电池使用并关上仓门，可根据新旧电池电量差进行费用结算。

智能换电柜可具备多个电池充电仓，每个电池充电仓具备独立一个电池充电功能，每一个充电回路同样具备防水、过载保护、故障回路识别、短路保护、充满自动断开、热气溶胶自动灭火，散热、烟雾水浸报警等功能，实时监测每一颗充电电池，实现安全可靠的蓄电池换电。

1.3 站控平台

站控平台主要功能是通过智能感知、远程视屏监控等设备实现集中智能充电、智能换电设施的安防保护功能。可对每个站点的情况进行摄像头远程监控，可以结合小区内的摄像头安保系统，当出现无法充电或设备发生起火、冒烟等危险情况时可第一时间安排人员到达现场进行设备维修和消防除险。同时，需在集中充电站点附近配备微型消防站/消防柜，每个消防站/柜内配备灭火毯、干粉灭火器、防火手套、正压式空气呼吸器等消防设备，柜门采用紧急情况下可击碎玻璃柜门，并且由专人定期进行维护管理。

1.4 云数据平台

云数据平台的使用可同其他共享类的项目一样，通过微信小程序或者手机APP 扫共享设备上的二维码进入，连接云数据平台进入使用流程。云数据平台可以查看所有智能充换电设备的使用情况，以及换电柜内电池的运行状态、使用数据，可以管理用户、运维人员等，用于管理整个系列产品的运营。

云数据平台可具备以下功能：具备智能充电/换电设备的远程查找功能，用户可根据软件页面显示、查找附近空闲状态的智能充电/换电设备进行使用；充值、提现以及余额查询功能；可根据用户的不同需求，提供充电或是换电使用指南服务；用户也可以根据使用需求选择按次、包月或按电量计费方式；具备设备使用故障提报、申诉功能。

2 结语

随着互联网、云计算、大数据技术的高速发展，智能用电得以在越来越多社会生活的各个领域出现，依靠这些先进技术运营而生的各类产品逐渐改变了人们的生活方式，借助互联网技术智能用电更好地调配了闲置资源，使资源的利用率得到有效提升，方便了人们的生活，也间接提高了社会生产效率。“智能充电+智能换电”的电动助力车换电方式就能很好的解决小区内电动车入户充电所带来的安全隐患难题，协助小区物业统一电动车辆管理，形成了经济效益，具有广泛良好的应用前景。