近年來，新能源汽車充電樁建設(shè)規(guī)模逐年擴(kuò)大。為保證客戶獲得滿意的充電體驗(yàn)，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(wǎng)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(wǎng)北京市電力公司電力科學(xué)研究院新能源技術(shù)中心檢測評估技術(shù)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(jìn)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(shè)規(guī)模隨之?dāng)U大。充電樁投運(yùn)前需要開展質(zhì)量檢測。傳統(tǒng)的人工檢測方式難以承擔(dān)充電樁大規(guī)模擴(kuò)建后的檢測任務(wù)，探索高效率的充電樁檢測手段勢在必行。
2019年，國網(wǎng)北京電力組建柔性攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，啟動充電樁自動化檢測流水線研發(fā)項(xiàng)目。經(jīng)過4年多的技術(shù)攻關(guān)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，團(tuán)隊(duì)攻克了標(biāo)準(zhǔn)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(jīng)標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)各異，要實(shí)現(xiàn)對所有充電樁檢測樣品的統(tǒng)一自動化搬運(yùn)、存儲和檢測，必須對各式各樣的檢測樣品進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。
“充電樁規(guī)格不一致，難以實(shí)現(xiàn)測試線路和測試工位的自動對接，這是一大技術(shù)難點(diǎn)。”劉秀蘭作為項(xiàng)目主創(chuàng)人員之一介紹，“為此，我們設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)測試托盤，將不同規(guī)格充電樁的充電槍口、電源進(jìn)線接口、二次測試線接口與標(biāo)準(zhǔn)測試托盤連接。測試過程中，標(biāo)準(zhǔn)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(guān)團(tuán)隊(duì)又遇到了第二個問題：標(biāo)準(zhǔn)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(guān)團(tuán)隊(duì)展開調(diào)研，搜集相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)，走訪設(shè)備制造企業(yè)，尋找合適的對接技術(shù)方案。經(jīng)過反復(fù)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(diǎn)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(yàn)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(guān)團(tuán)隊(duì)在標(biāo)準(zhǔn)測試托盤上設(shè)計(jì)了物理定位孔進(jìn)行導(dǎo)引定位，降低了自動對接的精度要求。
2020年5月，在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)測試托盤、下壓式測試接口的基礎(chǔ)上，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)又明確了新的改進(jìn)目標(biāo)——提升接口通流能力。原來，測試接口的壓接平面不平整會導(dǎo)致接口接觸不良，從而影響通流能力和測試范圍。攻關(guān)團(tuán)隊(duì)在接口處設(shè)計(jì)了多觸點(diǎn)并聯(lián)式壓接載流端子和獨(dú)立彈簧結(jié)構(gòu)，通過獨(dú)立彈簧結(jié)構(gòu)靈活調(diào)節(jié)各載流端子的壓接力度，消除接觸面不平整產(chǎn)生的影響，從而提升了端子接觸面的通流能力。經(jīng)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)檢測過程無人化
車主給新能源汽車充電時，需點(diǎn)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(shè)備模擬人工精準(zhǔn)點(diǎn)擊屏幕的動作和充電連接裝置的機(jī)械鎖按壓動作？
攻關(guān)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了智能交互系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括視覺模塊、機(jī)械臂模塊、機(jī)械鎖自動按壓機(jī)構(gòu)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?。粰C(jī)械臂模塊和機(jī)械鎖自動按壓機(jī)構(gòu)則像人的手臂和手，可以開展精準(zhǔn)點(diǎn)擊屏幕、按壓機(jī)械鎖的操作。
“無人化操作的難點(diǎn)在于充電樁人機(jī)交互操作復(fù)雜、故障狀態(tài)隨機(jī)，智能交互系統(tǒng)難以精準(zhǔn)、快速識別屏幕類型及屏幕信息。”劉秀蘭介紹。攻關(guān)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了基于深度學(xué)習(xí)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(nèi)容的充電樁屏幕顯示圖片進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，提升了精準(zhǔn)識別屏幕類型和屏幕內(nèi)容的能力。攻關(guān)團(tuán)隊(duì)還設(shè)計(jì)了關(guān)鍵信息模糊定位算法，使系統(tǒng)根據(jù)屏幕類型直接關(guān)聯(lián)關(guān)鍵信息位置，避免無差別處理信息造成的時間浪費(fèi)。
2022年12月，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)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(jié)果顯示，系統(tǒng)可在2.5秒內(nèi)識別屏幕關(guān)鍵信息。
開展成果轉(zhuǎn)化
為智能化檢測提供技術(shù)方案
今年，國網(wǎng)北京電力開展充電樁自動化檢測流水線項(xiàng)目成果轉(zhuǎn)化，建設(shè)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(gòu)成。
自動化測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)充電樁樣品的智能運(yùn)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(shè)備、檢測環(huán)境等。
4月26日至30日，第48屆日內(nèi)瓦國際發(fā)明展在瑞士日內(nèi)瓦國際會展中心舉辦，充電樁自動化檢測流水線項(xiàng)目獲得發(fā)明展最高等級獎項(xiàng)——特別嘉許金獎。
目前，項(xiàng)目已獲得25項(xiàng)國家發(fā)明專利授權(quán)，支撐了7項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)的制定，還獲得1項(xiàng)歐洲專利授權(quán)。項(xiàng)目核心技術(shù)也可應(yīng)用于光伏逆變器、儲能變流器等設(shè)備的批量化檢測。
6月12日，國網(wǎng)北京市電力公司電力科學(xué)研究院新能源技術(shù)中心檢測評估技術(shù)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(jìn)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(shè)規(guī)模隨之?dāng)U大。充電樁投運(yùn)前需要開展質(zhì)量檢測。傳統(tǒng)的人工檢測方式難以承擔(dān)充電樁大規(guī)模擴(kuò)建后的檢測任務(wù)，探索高效率的充電樁檢測手段勢在必行。
2019年，國網(wǎng)北京電力組建柔性攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，啟動充電樁自動化檢測流水線研發(fā)項(xiàng)目。經(jīng)過4年多的技術(shù)攻關(guān)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，團(tuán)隊(duì)攻克了標(biāo)準(zhǔn)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(jīng)標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)各異，要實(shí)現(xiàn)對所有充電樁檢測樣品的統(tǒng)一自動化搬運(yùn)、存儲和檢測，必須對各式各樣的檢測樣品進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。
“充電樁規(guī)格不一致，難以實(shí)現(xiàn)測試線路和測試工位的自動對接，這是一大技術(shù)難點(diǎn)。”劉秀蘭作為項(xiàng)目主創(chuàng)人員之一介紹，“為此，我們設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)測試托盤，將不同規(guī)格充電樁的充電槍口、電源進(jìn)線接口、二次測試線接口與標(biāo)準(zhǔn)測試托盤連接。測試過程中，標(biāo)準(zhǔn)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(guān)團(tuán)隊(duì)又遇到了第二個問題：標(biāo)準(zhǔn)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(guān)團(tuán)隊(duì)展開調(diào)研，搜集相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)，走訪設(shè)備制造企業(yè)，尋找合適的對接技術(shù)方案。經(jīng)過反復(fù)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(diǎn)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(yàn)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(guān)團(tuán)隊(duì)在標(biāo)準(zhǔn)測試托盤上設(shè)計(jì)了物理定位孔進(jìn)行導(dǎo)引定位，降低了自動對接的精度要求。
2020年5月，在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)測試托盤、下壓式測試接口的基礎(chǔ)上，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)又明確了新的改進(jìn)目標(biāo)——提升接口通流能力。原來，測試接口的壓接平面不平整會導(dǎo)致接口接觸不良，從而影響通流能力和測試范圍。攻關(guān)團(tuán)隊(duì)在接口處設(shè)計(jì)了多觸點(diǎn)并聯(lián)式壓接載流端子和獨(dú)立彈簧結(jié)構(gòu)，通過獨(dú)立彈簧結(jié)構(gòu)靈活調(diào)節(jié)各載流端子的壓接力度，消除接觸面不平整產(chǎn)生的影響，從而提升了端子接觸面的通流能力。經(jīng)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)檢測過程無人化
車主給新能源汽車充電時，需點(diǎn)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(shè)備模擬人工精準(zhǔn)點(diǎn)擊屏幕的動作和充電連接裝置的機(jī)械鎖按壓動作？
攻關(guān)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了智能交互系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括視覺模塊、機(jī)械臂模塊、機(jī)械鎖自動按壓機(jī)構(gòu)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?。粰C(jī)械臂模塊和機(jī)械鎖自動按壓機(jī)構(gòu)則像人的手臂和手，可以開展精準(zhǔn)點(diǎn)擊屏幕、按壓機(jī)械鎖的操作。
“無人化操作的難點(diǎn)在于充電樁人機(jī)交互操作復(fù)雜、故障狀態(tài)隨機(jī)，智能交互系統(tǒng)難以精準(zhǔn)、快速識別屏幕類型及屏幕信息。”劉秀蘭介紹。攻關(guān)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了基于深度學(xué)習(xí)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(nèi)容的充電樁屏幕顯示圖片進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，提升了精準(zhǔn)識別屏幕類型和屏幕內(nèi)容的能力。攻關(guān)團(tuán)隊(duì)還設(shè)計(jì)了關(guān)鍵信息模糊定位算法，使系統(tǒng)根據(jù)屏幕類型直接關(guān)聯(lián)關(guān)鍵信息位置，避免無差別處理信息造成的時間浪費(fèi)。
2022年12月，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)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(jié)果顯示，系統(tǒng)可在2.5秒內(nèi)識別屏幕關(guān)鍵信息。
開展成果轉(zhuǎn)化
為智能化檢測提供技術(shù)方案
今年，國網(wǎng)北京電力開展充電樁自動化檢測流水線項(xiàng)目成果轉(zhuǎn)化，建設(shè)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(gòu)成。
自動化測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)充電樁樣品的智能運(yùn)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(shè)備、檢測環(huán)境等。
4月26日至30日，第48屆日內(nèi)瓦國際發(fā)明展在瑞士日內(nèi)瓦國際會展中心舉辦，充電樁自動化檢測流水線項(xiàng)目獲得發(fā)明展最高等級獎項(xiàng)——特別嘉許金獎。
目前，項(xiàng)目已獲得25項(xiàng)國家發(fā)明專利授權(quán)，支撐了7項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)的制定，還獲得1項(xiàng)歐洲專利授權(quán)。項(xiàng)目核心技術(shù)也可應(yīng)用于光伏逆變器、儲能變流器等設(shè)備的批量化檢測。
