电动自行车智能充电管理系统可解决电池充电的问题

我国现有电动自行车保有量在3亿辆左右，并且以每年30%的速度快速增长。随着电动自行车数量的快速增长，由于其充电形式不规律、充电频繁、充电环境差等原因造成的电气火灾数量也急剧上升。电动自行车的集中存放和充电，也容易引发连片火灾。根据消防部门的调查发近年来，由于新能源技术的推广应用和环境保护力度不断加大，方便快捷的电动自行车现，许多居民小区的电气火灾都是由于电动自行车充电所引发的。

电动自行车充电之所以容易引起火灾，其根本原因与其充电环境、使用习惯和自身材质有关。几乎所有电动车使用的装饰性部件，使用的都是氧指数在17～18的易燃材质，这类材料只需要很少的氧气就能迅速起火蔓延。这些装饰性部件还大量使用高分子材料，起火后会迅速产生有毒烟雾，不仅阻碍逃生视线，还会致人丧失自救能力。为有效遏制电气火灾高发势头，国务院安委会决定在全国范围内组织开展为期3年的电气火灾综合治理工作，电动自行车在充电过程中引发火灾是治理工作关键。

笔者针对电动自行车安全充电和智能计费管理这两大难题，研发一种具有电流管理、实时监控、过载保护、自动启停等功能的电动自行车智能安全充电系统，解决电动自行车充电中因私拉电线、线路老化、无人监管、设备易受自然环境和人为破坏等因素的影响而发生火灾的难题。研究成果对我国新能源交通行业发展和新能源应用安全保障具有十分重要的现实意义，同时也为居民生活提供安全、便利与快捷的生活服务，具有广阔的市场前景。

为了解决电动自行车由于私拉电线、充电线路老化、充电设施无保护等引发的火灾事故频发问题，研发了电动自行车智能充电管理系统。针对该系统中所采用的功率监测、负载检测技术和负载均衡等进行深入研究。系统依靠功率监测和负载检测技术实现了对充电功率的检测和系统各个环节的闭环自检，根据采集到的有功功率对电池充电模式进行匹配，通过电池状态多参量实时在线监测，能够在电池充满或负载不在线的情况下实现0.5s内自动起停并发出报警信号。系统实现对电动自行车充电的智能安全管理和统一管理等实用功能。

目前，市面上的电动自行车充电桩大多只为车辆提供充电电能，对车辆充电电压/流、有功功率、电池状态等信息并没有系统的采集和分析判断，在提供充电功能的同时并不能有效地监测车辆状态和电能使用情况，更不能对其消防安全进行有效监控和防范。笔者所设计的电动自行车智能充电管理系统通过对车辆充电时的电压/电流、有功功率、设备温度等参数的实时监测，实现了车辆接入、电池状态、设备自身状态的有效监控。

为了能够准确地监测充电时负载的有功功率，采用单相计能芯片RN8208G对负载有功功率进行测量，该芯片具备有功功率、有功电能、电压/流有效值等准确测量功能，其有功电能误差8000:1，动态范围内《0.1%，精度可达0.5s级。为保证主功率开关模块寿命能够适应电动自行车充电的频繁使用情况，系统硬件采用过零检测通断继电器结合RC阻容吸收浪涌脉冲电路的设计，实现对继电器触点的保护。

智能控电管理系统设计。待充电车辆与智能充电管理系统连接后，系统对当前充电车辆电池进行检测，确定其电能状态是否需要充电。系统实时进行电压、电流和温度的采集，确定当前充电车辆电池状态正常，并根据电池当前状态选择合适的充电模式。在充电过程中，系统对电池状态和系统充电电压、电流等参数进行采集，判断电池是否充满，如果电池已充满，则系统进入浮充状态一段时间后自动断电，并给出充电完成信号，否则充电过程持续。此外，如果发现负载（电池）接入状态不在线，则系统断电并发出报警信号。

目前，市场上的电动自行车普遍采用的铅酸蓄电池，无论采用恒流充电还是恒压充电，其长时间以某一种方式持续充电，则会有安全隐患并对电池寿命造成不可逆的损害。当系统以恒流充电模式对电池持续充电趋于饱和时，还是以固定电流充电，充电机为维持恒流，提高电压可能会造成电池损坏或火灾爆炸事故。

恒压充电在开始充电时，电流很大，使蓄电池发热，电液沸腾，内部化学反应急剧，具有很大的消防安全隐患。电池接近充满状态系统的浮充模式也不可以持续太久，否则，会因恒压持续充电导致电池自燃。智能充电系统可检测充电功率，设定关机功率，在电池充电过程中，功率低于关机功率时，设备会关断电源，没有电流输出。在充电过程中，如果电流、电压的异常跳动，设备会判断并断电、报警等。

安科瑞充电桩系统云平台能够对电动自行车充电桩的日常状态、充电过程进行监控；实现充电支付对接：支持投币、刷卡、微信支付等多种支付方式，保证支付交易过程的完整性，对充电过程中的异常情况进行有效预警；实现对下游站级平台的清算、对账功能。云平台对接保证后期数据的整合，为实现大数据管控，建设智慧平安社区提供基础。

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