近年來，新能源汽車充電樁建設規(guī)模逐年擴大。為保證客戶獲得滿意的充電體驗，對充電樁開展檢測以確?？蛻舭踩咝С潆娪葹橹匾５斯z測效率低，無法滿足大規(guī)模充電樁的檢測需求。為此，國網北京電力研發(fā)了充電樁自動化檢測流水線。
6月12日，國網北京市電力公司電力科學研究院新能源技術中心檢測評估技術室主管劉秀蘭等人在北京市大興區(qū)磁各莊勘查現(xiàn)場。他們正有序推進充電樁自動化檢測流水線研發(fā)成果落地。
近年來，我國新能源汽車保有量逐年增長，充電樁建設規(guī)模隨之擴大。充電樁投運前需要開展質量檢測。傳統(tǒng)的人工檢測方式難以承擔充電樁大規(guī)模擴建后的檢測任務，探索高效率的充電樁檢測手段勢在必行。
2019年，國網北京電力組建柔性攻關團隊，啟動充電樁自動化檢測流水線研發(fā)項目。經過4年多的技術攻關與實驗驗證，團隊攻克了標準化處理檢測樣品、檢測過程無人化等難題，研發(fā)了充電樁自動化檢測流水線，為充電樁智能檢測提供了解決方案。
經標準化處理
各類充電樁可自動對接測試工位
充電樁檢測流程包括卸貨、入庫存儲、接線、測試等10個環(huán)節(jié)。不同品牌、不同型號的交流、直流充電樁外形及接線設計各異，要實現(xiàn)對所有充電樁檢測樣品的統(tǒng)一自動化搬運、存儲和檢測，必須對各式各樣的檢測樣品進行標準化處理。
“充電樁規(guī)格不一致，難以實現(xiàn)測試線路和測試工位的自動對接，這是一大技術難點。”劉秀蘭作為項目主創(chuàng)人員之一介紹，“為此，我們設計了標準測試托盤，將不同規(guī)格充電樁的充電槍口、電源進線接口、二次測試線接口與標準測試托盤連接。測試過程中，標準測試托盤可自動與流水線測試工位對接，從而解決了這個難題。”
然而，攻關團隊又遇到了第二個問題：標準測試托盤如果采用傳統(tǒng)插接件插拔方式，自動控制精度要求高、插接件易損壞。攻關團隊展開調研，搜集相關技術文獻，走訪設備制造企業(yè)，尋找合適的對接技術方案。經過反復論證，他們提出了下壓式測試接口對接方案，即測試接口通過平面壓接觸點對接。采用這種方式不僅減少了接口的摩擦損耗，還提升了對接的可靠性。試驗得出數(shù)據(jù)：采用下壓式測試接口對接方案后，接口的使用壽命可由2000次提升至10000次。同時，攻關團隊在標準測試托盤上設計了物理定位孔進行導引定位，降低了自動對接的精度要求。
2020年5月，在設計標準測試托盤、下壓式測試接口的基礎上，攻關團隊又明確了新的改進目標——提升接口通流能力。原來，測試接口的壓接平面不平整會導致接口接觸不良，從而影響通流能力和測試范圍。攻關團隊在接口處設計了多觸點并聯(lián)式壓接載流端子和獨立彈簧結構，通過獨立彈簧結構靈活調節(jié)各載流端子的壓接力度，消除接觸面不平整產生的影響，從而提升了端子接觸面的通流能力。經驗證，下壓式測試接口交流總通流能力為840安、直流總通流能力為560安。下壓式測試接口已通過溫升及壓接異常測試。
研發(fā)智能交互系統(tǒng)
實現(xiàn)檢測過程無人化
車主給新能源汽車充電時，需點擊充電樁屏幕，并使用充電連接裝置。自動檢測充電樁時，如何讓設備模擬人工精準點擊屏幕的動作和充電連接裝置的機械鎖按壓動作？
攻關團隊設計了智能交互系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括視覺模塊、機械臂模塊、機械鎖自動按壓機構三個部分。視覺模塊猶如人的眼睛，可精確識別屏幕的位置及大??；機械臂模塊和機械鎖自動按壓機構則像人的手臂和手，可以開展精準點擊屏幕、按壓機械鎖的操作。
“無人化操作的難點在于充電樁人機交互操作復雜、故障狀態(tài)隨機，智能交互系統(tǒng)難以精準、快速識別屏幕類型及屏幕信息。”劉秀蘭介紹。攻關團隊設計了基于深度學習的視覺識別算法，使系統(tǒng)基于數(shù)千張不同廠家、不同顯示內容的充電樁屏幕顯示圖片進行深度學習，提升了精準識別屏幕類型和屏幕內容的能力。攻關團隊還設計了關鍵信息模糊定位算法，使系統(tǒng)根據(jù)屏幕類型直接關聯(lián)關鍵信息位置，避免無差別處理信息造成的時間浪費。
2022年12月，攻關團隊利用數(shù)十種主流充電樁屏幕顯示界面測試了智能交互系統(tǒng)。測試結果顯示，系統(tǒng)可在2.5秒內識別屏幕關鍵信息。
開展成果轉化
為智能化檢測提供技術方案
今年，國網北京電力開展充電樁自動化檢測流水線項目成果轉化，建設了檢測流水線。流水線由自動化測試系統(tǒng)、智能存儲系統(tǒng)、智能交互系統(tǒng)、檢測管理系統(tǒng)構成。
自動化測試系統(tǒng)設計了5個測試工位，能與檢測樣品自動對接，并開展測試。智能存儲系統(tǒng)、智能交互系統(tǒng)可實現(xiàn)充電樁樣品的智能運載與存儲，以及測試過程中與充電樁的智能交互。檢測管理系統(tǒng)是整個檢測流水線的“大腦”，可管理檢測流程、檢測設備、檢測環(huán)境等。
4月26日至30日，第48屆日內瓦國際發(fā)明展在瑞士日內瓦國際會展中心舉辦，充電樁自動化檢測流水線項目獲得發(fā)明展最高等級獎項——特別嘉許金獎。
目前，項目已獲得25項國家發(fā)明專利授權，支撐了7項國家標準的制定，還獲得1項歐洲專利授權。項目核心技術也可應用于光伏逆變器、儲能變流器等設備的批量化檢測。
6月12日，國網北京市電力公司電力科學研究院新能源技術中心檢測評估技術室主管劉秀蘭等人在北京市大興區(qū)磁各莊勘查現(xiàn)場。他們正有序推進充電樁自動化檢測流水線研發(fā)成果落地。
近年來，我國新能源汽車保有量逐年增長，充電樁建設規(guī)模隨之擴大。充電樁投運前需要開展質量檢測。傳統(tǒng)的人工檢測方式難以承擔充電樁大規(guī)模擴建后的檢測任務，探索高效率的充電樁檢測手段勢在必行。
2019年，國網北京電力組建柔性攻關團隊，啟動充電樁自動化檢測流水線研發(fā)項目。經過4年多的技術攻關與實驗驗證，團隊攻克了標準化處理檢測樣品、檢測過程無人化等難題，研發(fā)了充電樁自動化檢測流水線，為充電樁智能檢測提供了解決方案。
經標準化處理
各類充電樁可自動對接測試工位
充電樁檢測流程包括卸貨、入庫存儲、接線、測試等10個環(huán)節(jié)。不同品牌、不同型號的交流、直流充電樁外形及接線設計各異，要實現(xiàn)對所有充電樁檢測樣品的統(tǒng)一自動化搬運、存儲和檢測，必須對各式各樣的檢測樣品進行標準化處理。
“充電樁規(guī)格不一致，難以實現(xiàn)測試線路和測試工位的自動對接，這是一大技術難點。”劉秀蘭作為項目主創(chuàng)人員之一介紹，“為此，我們設計了標準測試托盤，將不同規(guī)格充電樁的充電槍口、電源進線接口、二次測試線接口與標準測試托盤連接。測試過程中，標準測試托盤可自動與流水線測試工位對接，從而解決了這個難題。”
然而，攻關團隊又遇到了第二個問題：標準測試托盤如果采用傳統(tǒng)插接件插拔方式，自動控制精度要求高、插接件易損壞。攻關團隊展開調研，搜集相關技術文獻，走訪設備制造企業(yè)，尋找合適的對接技術方案。經過反復論證，他們提出了下壓式測試接口對接方案，即測試接口通過平面壓接觸點對接。采用這種方式不僅減少了接口的摩擦損耗，還提升了對接的可靠性。試驗得出數(shù)據(jù)：采用下壓式測試接口對接方案后，接口的使用壽命可由2000次提升至10000次。同時，攻關團隊在標準測試托盤上設計了物理定位孔進行導引定位，降低了自動對接的精度要求。
2020年5月，在設計標準測試托盤、下壓式測試接口的基礎上，攻關團隊又明確了新的改進目標——提升接口通流能力。原來，測試接口的壓接平面不平整會導致接口接觸不良，從而影響通流能力和測試范圍。攻關團隊在接口處設計了多觸點并聯(lián)式壓接載流端子和獨立彈簧結構，通過獨立彈簧結構靈活調節(jié)各載流端子的壓接力度，消除接觸面不平整產生的影響，從而提升了端子接觸面的通流能力。經驗證，下壓式測試接口交流總通流能力為840安、直流總通流能力為560安。下壓式測試接口已通過溫升及壓接異常測試。
研發(fā)智能交互系統(tǒng)
實現(xiàn)檢測過程無人化
車主給新能源汽車充電時，需點擊充電樁屏幕，并使用充電連接裝置。自動檢測充電樁時，如何讓設備模擬人工精準點擊屏幕的動作和充電連接裝置的機械鎖按壓動作？
攻關團隊設計了智能交互系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括視覺模塊、機械臂模塊、機械鎖自動按壓機構三個部分。視覺模塊猶如人的眼睛，可精確識別屏幕的位置及大??；機械臂模塊和機械鎖自動按壓機構則像人的手臂和手，可以開展精準點擊屏幕、按壓機械鎖的操作。
“無人化操作的難點在于充電樁人機交互操作復雜、故障狀態(tài)隨機，智能交互系統(tǒng)難以精準、快速識別屏幕類型及屏幕信息。”劉秀蘭介紹。攻關團隊設計了基于深度學習的視覺識別算法，使系統(tǒng)基于數(shù)千張不同廠家、不同顯示內容的充電樁屏幕顯示圖片進行深度學習，提升了精準識別屏幕類型和屏幕內容的能力。攻關團隊還設計了關鍵信息模糊定位算法，使系統(tǒng)根據(jù)屏幕類型直接關聯(lián)關鍵信息位置，避免無差別處理信息造成的時間浪費。
2022年12月，攻關團隊利用數(shù)十種主流充電樁屏幕顯示界面測試了智能交互系統(tǒng)。測試結果顯示，系統(tǒng)可在2.5秒內識別屏幕關鍵信息。
開展成果轉化
為智能化檢測提供技術方案
今年，國網北京電力開展充電樁自動化檢測流水線項目成果轉化，建設了檢測流水線。流水線由自動化測試系統(tǒng)、智能存儲系統(tǒng)、智能交互系統(tǒng)、檢測管理系統(tǒng)構成。
自動化測試系統(tǒng)設計了5個測試工位，能與檢測樣品自動對接，并開展測試。智能存儲系統(tǒng)、智能交互系統(tǒng)可實現(xiàn)充電樁樣品的智能運載與存儲，以及測試過程中與充電樁的智能交互。檢測管理系統(tǒng)是整個檢測流水線的“大腦”，可管理檢測流程、檢測設備、檢測環(huán)境等。
4月26日至30日，第48屆日內瓦國際發(fā)明展在瑞士日內瓦國際會展中心舉辦，充電樁自動化檢測流水線項目獲得發(fā)明展最高等級獎項——特別嘉許金獎。
目前，項目已獲得25項國家發(fā)明專利授權，支撐了7項國家標準的制定，還獲得1項歐洲專利授權。項目核心技術也可應用于光伏逆變器、儲能變流器等設備的批量化檢測。
