民用建筑地下車庫(kù)充電樁配電設(shè)計(jì)解決方案

李璟 李明東

摘 要：隨著可持續(xù)發(fā)展的推進(jìn)，電動(dòng)汽車逐步走進(jìn)了千家萬(wàn)戶。電動(dòng)汽車作為新能源汽車發(fā)展中的一個(gè)大方向，引起了越來(lái)越多的發(fā)展和重視。充電樁的使用也隨之更加廣泛。本文依據(jù)具體的項(xiàng)目情況分析，提出針對(duì)不同項(xiàng)目的電動(dòng)汽車充電樁的配電設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：充電樁；電流；同時(shí)系數(shù)；安裝規(guī)范

1 引言

隨著時(shí)代的發(fā)展，各類能源消耗巨大，全球能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)的不斷加深。節(jié)約能源，可持續(xù)發(fā)展，成為當(dāng)前不得不面對(duì)的主課題，新能源的發(fā)展推進(jìn)刻不容緩。在這樣的背景下，推進(jìn)新能源汽車的應(yīng)用與發(fā)展，引起越來(lái)越多的發(fā)展和重視。充電樁作為發(fā)展電動(dòng)汽車所必須的重要配套基礎(chǔ)設(shè)施的一部分，對(duì)于推進(jìn)電動(dòng)汽車的普及具有重要的意義。

2 充電樁的原理介紹

2.1 充電樁的概念及分類

電動(dòng)汽車交流充電樁是一種輔助設(shè)備，與交流電網(wǎng)鏈接在一起，專門為電動(dòng)汽充電機(jī)提供電源的供電裝置，并具備相應(yīng)測(cè)控保護(hù)功能的專用裝置，功率一般不大于7kw。充電樁的功能類似于加油站里面的加油機(jī)，可以固定在地面或墻壁，安裝于公共建筑（公共樓宇、商場(chǎng)、公共停車場(chǎng)等）和居民小區(qū)停車場(chǎng)或充電站內(nèi)，可以根據(jù)不同的電壓等級(jí)為各種型號(hào)的電動(dòng)汽車充電。充電樁的輸入端與交流電網(wǎng)直接連接，輸出端都裝有充電插頭用于為電動(dòng)汽車充電。人們可以使用特定的充電卡在充電樁提供的人機(jī)交互操作界面上刷卡使用。充電樁能實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)、計(jì)電度、計(jì)金額充電，可以作為市民購(gòu)電終端。同時(shí)為提高公共充電樁的效率和實(shí)用性，今后將陸續(xù)增加一樁多充和為電動(dòng)自行車充電的功能。

充電樁按充電方式分類，可以分為充電樁可分為直流充電樁、交流充電樁和交直流一體充電樁。

按安裝方式分類，可分為落地式充電樁、掛壁式充電樁。落地式充電樁適合安裝在不靠近墻體的停車位。掛壁式充電樁適合安裝在靠近墻體的停車位。

2.2 充電樁控制系統(tǒng)組成

快速充電器的控制系統(tǒng)采用了智能化的變脈沖充電方式，即采用充電電流脈沖，包括充電脈沖T1間歇脈沖T2以及放電脈沖T3。

2.3 充電樁的功能

除了為電動(dòng)汽車進(jìn)行充電，充電樁還應(yīng)具備以下功能：人機(jī)操作界面，控制操作界面、計(jì)量計(jì)費(fèi)、和通信管理的電動(dòng)汽車專用交流供電裝置?？傮w來(lái)說(shuō)具有很強(qiáng)的實(shí)用性、安全性、智能化和可靠性。

3 充電樁的安裝規(guī)范

3.1 光線要求

充電樁通常安裝在地下車庫(kù)，雖有燈光照明，但卻不能保證全面覆蓋。在光線昏暗的條件下，安全充電成了很大的阻礙。在充電樁附近，安裝聲控照明設(shè)備，以便確保充電過(guò)程的順暢。

3.2 安裝距離的要求

充電樁的安裝距離，一定程度上影響了充電樁的使用和安全系數(shù)。建議間隔為一米，以確保車輛能夠正常的進(jìn)出充電。同時(shí)，主機(jī)前應(yīng)設(shè)置人工操作區(qū)，以此保證刷卡通道的暢通和人員安全。

3.3 接線規(guī)范要求

為確保充電過(guò)程安全，所有裸露的電線必須收納于線管、線槽內(nèi)，并需要安裝漏電保護(hù)器，以確保安全。整個(gè)安裝過(guò)程應(yīng)當(dāng)由專業(yè)電工操作。如地下車庫(kù)有潮濕或滲水現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)措施。

3.4 信號(hào)強(qiáng)度要求

由于地下車庫(kù)無(wú)法與地上相提并論，所以最終需要檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

4 充電樁設(shè)計(jì)

4.1 總體供電方案

直流充電樁，即“快充”，內(nèi)部元器件較多。直流充電樁輸出，民用地下車庫(kù)充電站內(nèi)汽車充電總控箱主要對(duì)充電站電力線路、電壓和電流調(diào)整范圍較大的直流電，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池和充電樁等電力設(shè)備進(jìn)行供電及提供線路保護(hù)。直流充電樁容量大，設(shè)置集中。交流電動(dòng)汽車充電樁，即“慢充”，由交流電網(wǎng)供電。當(dāng)充電系統(tǒng)電路發(fā)生過(guò)壓、欠壓、過(guò)載、漏電、短路、接地故障，斷路器可以迅速切斷電路。交流充電樁需要連接車載充電機(jī)為電動(dòng)汽車充電。交流充電樁容量小，設(shè)置分散。

4.2 充電計(jì)量設(shè)計(jì)

（1）充電樁對(duì)應(yīng)的低壓配電房設(shè)置總計(jì)量點(diǎn)；

（2）配電箱的出線回路均設(shè)置電表；

（3）充電樁具有多種支付方式，如IC卡、零錢、手機(jī)APP等；

（4）每個(gè)充電樁內(nèi)部均單獨(dú)設(shè)置計(jì)量電能表。充電樁具有采集電能表數(shù)據(jù)，計(jì)算充電電量，顯示充電時(shí)間，充電電量和充電費(fèi)用等功能；

4.3 電能質(zhì)量

（1）直流充電樁會(huì)產(chǎn)生諧波分量。影響電源質(zhì)量。應(yīng)采取抑制和消除諧波的措施。本項(xiàng)目在直流充電樁專用變壓器側(cè)增加有源濾波設(shè)備，提供時(shí)域諧波補(bǔ)償，以改善電能質(zhì)量。

（2）末端交流充電樁配電采用三相平衡配電。

4.4 安全防護(hù)功能

充電樁應(yīng)具備急停開關(guān)。按下急停開關(guān)后，可以迅速切斷充電樁內(nèi)整個(gè)供電回路的電源。充電樁應(yīng)具備平衡開關(guān)。充電樁在受外力損壞時(shí)，應(yīng)能立刻切斷充電樁內(nèi)整個(gè)供電回路的電源。

安全防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括充電電纜的控制導(dǎo)引單元、緊急停止單元、電氣防護(hù)及靜電防護(hù)單元，傾斜保護(hù)單元。

電氣防護(hù)單元能夠通過(guò)斷路器、漏電保護(hù)裝置、電涌保護(hù)裝置等相關(guān)裝置實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)、漏電保護(hù)、防雷擊功能等。靜電防護(hù)功能主要從接地和電路抗靜電放電設(shè)計(jì)兩方面著手。

4.5 故障及報(bào)警功能

充電樁的報(bào)警功能指在工作過(guò)程中，出現(xiàn)故障，充電樁應(yīng)能及時(shí)作出故障報(bào)警動(dòng)作。充電樁控制器應(yīng)具有自檢功能，自檢程序應(yīng)能實(shí)時(shí)檢測(cè)內(nèi)部和外部電路或通訊通道，確保充電樁可靠工作，當(dāng)自檢程序發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤或故障時(shí)，應(yīng)能立刻做出故障報(bào)警動(dòng)作。

5 結(jié)論

推行電動(dòng)汽車是汽車工業(yè)應(yīng)對(duì)能源危機(jī)，環(huán)境和氣候變化的挑戰(zhàn)，保持可持續(xù)和諧發(fā)張的有利途徑。推進(jìn)新能源汽車的應(yīng)用與發(fā)展，充電樁作為其重要配套基礎(chǔ)設(shè)施，必然具有非常重要的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。隨著電動(dòng)汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車充電技術(shù)也在不斷改進(jìn)、促使充電樁的建筑不斷做出優(yōu)化調(diào)整，更加符合低碳、環(huán)保的要求。我們應(yīng)當(dāng)不斷更新視野，著眼于更為先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，在方便生活的同時(shí)，也為節(jié)能減排貢獻(xiàn)一份自己的力量。

參考文獻(xiàn)：

[1] SJG—2015.電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].

[2] 陳榮江.電動(dòng)汽車交流充電樁建設(shè)設(shè)計(jì)方案[J].電工技術(shù)，2011（6）.

[3] 蔣浩.電動(dòng)汽車充電站諧波的抑制與消除[J].廣東電力，2010（8）.

[4] 崔勝民.新能源汽車技術(shù)[M].北京：北京大學(xué)出版社，2009：23～32.

[5] 程博，葉敏.電動(dòng)汽車電池管理can總線通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電源技術(shù)，2012（8）：1096～1151.