浅析智能电瓶车收费充电系统方案的设计与应用

【摘要】
近年来，随着电瓶车数量的急剧增长，每年由电瓶车充电引发的火灾事故占比超过70%，导致严重的人员伤亡和财产损失。这些火灾多因车主随意拉线长时间充电且充电器缺乏自动断电功能，不仅缩短了电池寿命，还因充电器过热易引发内部短路，构成重大安全隐患。智能电瓶车充电桩凭借其稳定的电压输出、过载保护、自动断电及异常预警等功能，通过集中部署有效避免了火灾等安全事故，延长了电池使用寿命，提升了充电效率，确保了人身和设备安全，显著降低了消防安全风险。

【关键词】
电瓶车；智能充电桩；安全隐患；充电效率

安科瑞汪洋/汪小姐/汪女士（销售专员）联系方式：18702106706

0 引言
电瓶车凭借其便捷性、经济性、环保性等特点，已成为我国城乡地区的主要交通工具。随着电瓶车保有量的持续攀升，对充电桩的需求也日益迫切，尤其是在医院、工厂、学校、工业园区、维修站点、共享单车站、住宅区及商场等场所。根据相关政策导向，要求规范电瓶车停放及充电行为，推广具备智能控制功能的充电设施，如定时充电、自动断电及故障报警系统，并安装电气火灾监控和可视监测系统，推动公共充电设施向智能化方向发展。

公司推出的智能环保电瓶车充电桩，不仅解决了传统充电设施管理落后、难度大、隐患多的问题，还依托庞大的充电用户群体，利用充电APP构建电瓶车产业链平台，提供便民生活服务。通过集中部署实现与火灾等安全事故的隔离，充电完成后自动断电，有效减少人身和设备安全事故。

1 智能电瓶车充电桩系统方案概述
智能电瓶车充电桩作为新一代智能充电设备，基于物联网技术构建的管理运营系统革新了传统充电方式，为用户提供更安全、智能的充电解决方案。该系统融合物联网、移动互联网技术，实现对充电设备的智能控制，并通过数据分析与用户终端（移动客户端或微信小程序）对接，实时反馈充电状态，集成移动支付与信息查看功能，为居民提供便捷的用能服务。同时，通过对电瓶车停放充电区域的集中监控，实现故障的快速发现与定位，确保安全运营。智能电瓶车充电桩系统方案主要包括扫码充电终端（插座）、充电桩本体、物联网主机、云平台管理系统及用户终端。

1.1 智能电瓶车充电桩的核心构成

1.1.1 柜体结构
电瓶车充电桩采用分体式安装设计，外壳达到IP54防尘防水标准，适合户外独立安装，降低了运营商的安装与运维成本。智能充电桩的外观如图1所示。

图1智能充电桩外观示意图

1.1.2 刷卡认证模块
该模块负责实现卡片的硬件加密认证处理，确保用户账户数据的安全性。

1.1.3 信号交互与语音提示模块
此模块用于接收刷卡信号以选择充电端口，并提供语音提示功能。同时，它也集成了刷卡装置的硬件加密认证功能，保护账户数据安全。

1.1.4 温度与漏电监测模块
该模块主要监测充电回路的温度以及检测是否存在漏电情况，确保充电过程的安全。

1.1.5 网络通信模块
采用独立的全网通4G网络，运用物联网技术连接云平台服务器，实现与用户的数据交换及定位功能，有效解决了联网难题。

1.1.6 CPU主控模块
该模块采用分布式CPU控制板，具备出色的电磁兼容性，工作稳定可靠。它集成了输入过/欠压保护、输出过流/过压保护、输出短路保护、过温保护及告警等多种保护功能。

1.1.7 充电检测模块
此模块负责检测负载状态，通过数据通讯接口读取充电设备参数，输出相应的充电电流。同时，它还能通过充电芯片或电流表检测输出的电流大小，并在检测到过载时向控制模块发送过载信号，控制模块将断开该路负载。

1.2 云平台管理系统
充电桩管理平台与互联网运营公司合作，依托云计算、大数据、人工智能技术，为企业提供电瓶车安全充电的多场景解决方案。系统通过网络模块与云端进行通信和数据交互，采用模块化软硬件设计，具有可重组性和分布式架构，方便升级和分步实施。系统资源占用低，报警及时，报警信息会实时推送至手机APP或电脑服务端。同时，系统支持投币、刷卡等多种支付方式，确保交易完整性，并能对异常情况进行有效处理，实现下级平台的清算和对账功能。

2 智能电瓶车充电桩的功能特性

2.1 安全防护
具备防火、防水、防雷、防尘功能，异常情况立即启动智能保护机制，消除火灾隐患。

2.2 远程监控
运用物联网技术实现远程监控，设备问题即时反馈至后台。

2.3 充满自停
管理平台通过实时监测充电电流值，实现充满后自动断电，保护电池并延长使用寿命，同时预防火灾事故。

2.4 智能识别与功率限制
充电桩可设定功率报警值，达到报警值时断开对应充电回路，防止用户私接插线板或多台电瓶车、大功率设备充电，消除过载安全隐患。

2.5 电池组自动识别与充电
根据被充电池自动识别电池组电压（24V、36V、48V、60V、72V），并自动设定充电参数。

2.6 断电记忆功能
电网停电后，来电恢复可继续使用剩余充电时间，保障用户利益。

2.7 空载保护
用户拔掉充电器或插头未插紧时，若还有剩余时间或电量，则发出报警，并在设定时间内关闭回路供电。

2.8 电气保护
具备自动熔断机制，采用软硬件双重保护机制严防过流、漏电、短路等电气故障，确保充电安全。

2.9 人性化收费模式
支持扫描二维码查询、充值并接收提示消息，支持微信、支付宝等主流支付方式，满足不同支付需求。

2.10 盗充提醒
充电过程中如被恶意拔掉充电器，平台将及时断开电源并推送信息给充电用户。

2.11 成本节约
每台设备支持10路插座输出，满足更多车辆充电需求，降低安装成本。

2.12 电流自动调节
根据被充电池组特性自动设置适合的充电电流。

3 智能电瓶车充电桩系统技术优势

智能环保电瓶车充电桩控制系统设计充分考虑用户体验，具有实现简单、集成化程度高、操作界面友好等优点。采用内置CPU控制技术，集计量于一体，效率高、电磁兼容性好，工作稳定可靠。设备具备多种保护措施，包括过充保护、短路保护、漏电保护、过载保护、防雷保护、空载保护、防雨保护、自检保护等。同时，智能充电桩实现平台化管理，降低人工维护成本，方便随时了解车辆和场地信息。集中式停充管理减少了乱停乱放现象，降低了消防安全隐患，并规范了财务管理。

4 智能电瓶车充电桩系统解决的实际问题

1） 为小区、工厂、商场、学校等场所提供整体解决方案，解决电瓶车充电难、管理难、收费难的问题。
2） 改善电瓶车乱停乱放、私拉电线等安全问题。
3） 增加电流过载保护安全系数，降低充电引发火灾事故的概率，确保充电安全。
4） 实现智能充电，保护电池、延长使用寿命，减少人工看守。

5 安科瑞充电桩收费运营云平台

5.1 系统概述
AcrelCloud-9000安科瑞充电柱收费运营云平台系统通过物联网技术实时采集和监控电动电动自行车充电站及充电设备的运行状态。系统提供充电服务、支付管理、交易结算、资源管理、电能管理等功能，并对充电机过温、漏电、输入/输出过压/欠压、绝缘低等故障进行预警。充电桩支持以太网、4G或WIFI等方式接入互联网，用户可通过微信、支付宝、云闪付等扫码充电。

5.2 应用场所
该系统适用于民用建筑、一般工业建筑、居住小区、事业单位、商业综合体、学校、园区等充电桩模式的充电基础设施设计。

5.3系统结构

5.3.1系统分为四层：

1）即数据采集层、网络传输层、数据层和客户端层。

2）数据采集层：包括电瓶车智能充电桩通讯协议为标准modbus-rtu。电瓶车智能充电桩用于采集充电回路的电力参数，并进行电能计量和保护。

3）网络传输层：通过4G网络将数据上传至搭建好的数据库服务器。

4）数据层：包含应用服务器和数据服务器，应用服务器部署数据采集服务、WEB网站，数据服务器部署实时数据库、历史数据库、基础数据库。

5）应客户端层：系统管理员可在浏览器中访问电瓶车充电桩收费平台。终端充电用户通过刷卡扫码的方式启动充电。

小区充电平台功能主要涵盖充电设施智能化大屏、实时监控、交易管理、故障管理、统计分析、基础数据管理等功能，同时为运维人员提供运维APP，充电用户提供充电小程序。

5.4安科瑞充电桩云平台系统功能

5.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站点分布情况，对设备状态、设备使用率、充电次数、充电时长、充电金额、充电度数、充电桩故障等进行统计显示，同时可查看每个站点的站点信息、充电桩列表、充电记录、收益、能耗、故障记录等。统一管理小区充电桩，查看设备使用率，合理分配资源。

5.4.2.实时监控

实时监视充电设施运行状况，主要包括充电桩运行状态、回路状态、充电过程中的充电电量、充电电压/电流，充电桩告警信息等。

5.4.3交易管理

平台管理人员可管理充电用户账户，对其进行账户进行充值、退款、冻结、注销等操作，可查看小区用户每日的充电交易详细信息。

5.4.4故障管理

设备自动上报故障信息，平台管理人员可通过平台查看故障信息并进行派发处理，同时运维人员可通过运维APP收取故障推送，运维人员在运维工作完成后将结果上报。充电用户也可通过充电小程序反馈现场问题。

5.4.5统计分析

通过系统平台，从充电站点、充电设施、、充电时间、充电方式等不同角度，查询充电交易统计信息、能耗统计信息等。

5.4.6基础数据管理

在系统平台建立运营商户，运营商可建立和管理其运营所需站点和充电设施，维护充电设施信息、价格策略、折扣、优惠活动，同时可管理在线卡用户充值、冻结和解绑。

5.4.7运维APP

面向运维人员使用，可以对站点和充电桩进行管理、能够进行故障闭环处理、查询流量卡使用情况、查询充电充值情况，进行远程参数设置，同时可接收故障推送。

5.4.8充电小程序

面向充电用户使用，可查看附近空闲设备，主要包含扫码充电、账户充值，充电卡绑定、交易查询、故障申诉等功能。

5.5系统硬件配置

类型	型号	图片	功能
安科瑞充电桩收费运营云平台	AcrelCloud-9000		安科瑞响应节能环保、绿色出行的号召，为广大用户提供慢充和快充两种充电方式壁挂式、落地式等多种类型的充电桩，包含智能7kW交流充电桩，30kW壁挂式直流充电桩，智能60kW/120kW直流一体式充电桩等来满足新能源汽车行业快速、经济、智能运营管理的市场需求，提供电动汽车充电软件解决方案，可以随时随地享受便捷安全的充电服务，微信扫一扫、微信公众号、支付宝扫一扫、支付宝服务窗，充电方式多样化，为车主用户提供便捷、安全的充电服务。实现对动力电池快速、安全、合理的电量补给，能计时，计电度、计金额作为市民购电终端，同时为提高公共充电桩的效率和实用性。
互联网版智能交流桩	AEV-AC007D		额定功率7kW，单相三线制，防护等级IP65，具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、远程升级，支持刷卡、扫码、即插即用。 通讯方：4G/wifi/蓝牙支持刷卡，扫码、免费充电可选配显示屏
互联网版智能直流桩	AEV-DC030D		额定功率30kW，三相五线制，防护等级IP54，具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远程升级，支持刷卡、扫码、即插即用 通讯方式：4G/以太网 支持刷卡，扫码、免费充电
互联网版智能直流桩	AEV-DC060S		额定功率60kW，三相五线制，防护等级IP54，具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远程升级，支持刷卡、扫码、即插即用 通讯方式：4G/以太网 支持刷卡，扫码、免费充电
互联网版智能直流桩	AEV-DC120S		额定功率120kW，三相五线制，防护等级IP54，具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远程升级，支持刷卡、扫码、即插即用 通讯方式：4G/以太网 支持刷卡，扫码、免费充电
10路电瓶车智能充电桩	ACX10A系列		10路承载电流25A，单路输出电流3A，单回路功率1000W，总功率5500W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别、独立计量、告警上报。 ACX10A-TYHN：防护等级IP21，支持投币、刷卡，扫码、免费充电 ACX10A-TYN：防护等级IP21，支持投币、刷卡，免费充电 ACX10A-YHW：防护等级IP65，支持刷卡，扫码，免费充电 ACX10A-YHN：防护等级IP21，支持刷卡，扫码，免费充电 ACX10A-YW：防护等级IP65，支持刷卡、免费充电 ACX10A-MW：防护等级IP65，仅支持免费充电
2路智能插座	ACX2A系列		2路承载电流20A，单路输出电流10A，单回路功率2200W，总功率4400W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别，报警上报。 ACX2A-YHN：防护等级IP21，支持刷卡、扫码充电 ACX2A-HN：防护等级IP21，支持扫码充电 ACX2A-YN：防护等级IP21，支持刷卡充电
20路电瓶车智能充电桩	ACX20A系列		20路承载电流50A，单路输出电流3A，单回路功率1000W，总功率11kW。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别，报警上报。 ACX20A-YHN：防护等级IP21，支持刷卡，扫码，免费充电 ACX20A-YN：防护等级IP21，支持刷卡，免费充电
落地式电瓶车智能充电桩	ACX10B系列		10路承载电流25A，单路输出电流3A，单回路功率1000W，总功率5500W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别、独立计量、告警上报。 ACX10B-YHW：户外使用，落地式安装，包含1台主机及5根立柱，支持刷卡、扫码充电,不带广告屏 ACX10B-YHW-LL：户外使用，落地式安装，包含1台主机及5根立柱，支持刷卡、扫码充电。液晶屏支持U盘本地投放图片及视频广告
智能边缘计算网关	ANet-2E4SM		4路RS485 串口，光耦隔离，2路以太网接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPC UA、ModbusTCP（主、从）、104（主、从）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模块）输入电源：DC 12 V ～36 V 。支持4G扩展模块，485扩展模块。
	扩展模块ANet-485		M485模块：4路光耦隔离RS485
	扩展模块ANet-M4G		M4G模块：支持4G全网通
导轨式单相电表	ADL200		单相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，输入电流：10（80）A； 电能精度：1级 支持Modbus和645协议 证书：MID /CE认证
导轨式电能计量表	ADL400		三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，分相总有功电能，总正反向有功电能统计，总正反向无功电能统计；红外通讯；电流规格：经互感器接入3×1（6）A，直接接入3×10（80）A，有功电能精度0.5S级，无功电能精度2级 证书：MID /CE认证
无线计量仪表	ADW300		三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，有功电能计量（正、反向）、四象限无功电能 、总谐波含量、分次谐波含量（2～31次） ；A、B、C、N四路测温；1路剩余电流测量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD显示；有功电能精度：0.5S级 证书：CPA/CE认证
导轨式直流电表	DJSF1352-RN		直流电压、电流、功率测量，正反向电能计量，复费率电能统计，SOE事件记录:8位LCD显示:红外通讯:电压输入较大1000V，电流外接分流器接入(75mV)或霍尔元件接入(0-5V);电能精度1级，1路485通讯，1路直流电能计量AC/DC85-265V供电 证书：MID/CE认证
面板直流电表	PZ72L-DE		直流电压、电流、功率测量，正反向电能计量:红外通讯:电压输入较大1000V，电流外接分流器接入·(75mV)或霍尔元件接入(0-20mA0-5V);电能精度1级 证书：CE认证
电气防火限流式保护器	ASCP200-63D		导轨式安装，可实现短路限流灭弧保护、过载限流保护、内部超温限流保护、过欠压保护、漏电监测、线缆温度监测等功能;1路RS485通讯，1路NB或4G无线通讯(选配);额定电流为0~63A，额定电流菜单可设。

6结束语

随着数字化、信息化、智能化技术的持续进步，智能电瓶车充电桩系统在大数据、物联网、人工智能及虚拟助手等新兴技术的驱动下，智能化水平日益提升。该系统运用物联网技术，为社区带来了“智慧、安全、便捷”的电瓶车充电体验，为构建和谐社区贡献力量。智能环保电瓶车充电桩项目作为一项备受鼓励和支持的民生工程，其成功建设和应用能够显著减少充电过程中火灾等安全隐患，提升电瓶车充电效率，并延长电池使用寿命。这一项目不仅节能环保，还能节省费用，真正做到了利民、惠民、便民，为构建和谐社会提供了坚实的技术支撑和安全保障。

参考文献

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审核编辑 黄宇