新能源汽車充電設(shè)施的電氣設(shè)計與實施研究

楊杰

摘 要 在社會經(jīng)濟發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進步的同時，也給我國以及全球的能源帶來危機。為此，我國政府以及相關(guān)企業(yè)也已經(jīng)認識到節(jié)能減排的重要性，特別是對于汽車企業(yè)來說，汽車技術(shù)未來發(fā)展的方向主要集中在節(jié)能與減排這兩個方面。但是在發(fā)展電動汽車的過程中，由于充電配套設(shè)施不完善，充電樁建設(shè)不完善，就在一定程度上嚴重制約了新能源汽車的發(fā)展。因此，本文對新能源汽車充電設(shè)施的電氣設(shè)計與實施進行認真的分析與研究，并提出了幾條合理化建議。

關(guān)鍵詞 新能源汽車;充電設(shè)施;電氣設(shè)計

引言

新能源電動汽車是一種以電為驅(qū)動力的汽車，它是一種新型的無污染、零排放的新型綠色交通工具。在我國現(xiàn)階段，新能源電動汽車的普遍應(yīng)用以及大范圍的推廣不僅可以在一定程度上緩解能源危機和氣候變暖的問題，而且也有利于生態(tài)環(huán)境的保護，減少大氣污染。新能源電電動汽車可以有效實現(xiàn)低碳環(huán)保，充分利用可再生能源的目標[1]。

1新能源汽車充電設(shè)施電氣設(shè)計的主要內(nèi)容

新能源汽車充電設(shè)施電氣設(shè)計中，涉及電動汽車充電裝置的電氣設(shè)計工作主要包含以下三個方面：①前期方案配合。即根據(jù)現(xiàn)行政策法規(guī)，配合建筑專業(yè)合理確定需設(shè)置的新能源電動汽車數(shù)量。同時在電氣方案階段經(jīng)濟合理的估算電動汽車充電裝置用電容量及相關(guān)變壓器容量。②電動汽車充電裝置的配電設(shè)計。主要工作包含根據(jù)不同建筑物性質(zhì)和電動汽車使用情況，合理選用電動汽車充電設(shè)施并設(shè)計配電系統(tǒng)。具體設(shè)計要點后文詳述。③為新建及改擴建項目提供優(yōu)質(zhì)的咨詢服務(wù)。在電氣設(shè)計工作中經(jīng)常有甲方咨詢筆者，到底需要設(shè)多少充電樁，驗收有什么要求？電費有沒有優(yōu)惠？已經(jīng)建成的項目怎么加充電樁？是否需要增容？新增用電容量報裝有沒有優(yōu)惠政策？這就要求設(shè)計師除完成基礎(chǔ)設(shè)計工作外，還應(yīng)掌握現(xiàn)行國家和地方政策要求，更好地為建設(shè)方提供咨詢服務(wù)，協(xié)助他們做好決策[2]。

2新能源汽車充電設(shè)施的電氣設(shè)計

2.1 設(shè)備分類及主要技術(shù)特點

新能源汽車充電設(shè)施電氣設(shè)計中，新能源汽車充電樁主要分為快充和慢充兩種?？斐湫统潆姌都粗绷鞒潆姌叮潆姌秲?nèi)置整流設(shè)備，能直接為新能源汽車的蓄電池提供直流電能。直流快充樁輸入為380V交流電源，不同生產(chǎn)廠家的設(shè)備最大輸出功率從22kW到220kW不等。高端進口品牌的直流快充樁相對輸出電流、電壓變化范圍較寬，對不同類型的電動汽車配適性更強。直流充電樁以立柱式落地安裝為主。慢充型充電樁即交流充電樁，輸入為單相交流電，輸出也為交流電，需通過配適的微型車載充電機向汽車蓄電池供電。具體又分為家庭型慢充樁和公用型慢充樁兩種。家庭型慢充樁輸出功率較低，僅為2～2.8kW左右，充電時間偏長，即使為低續(xù)航里程、小電池容量的北汽e150ev充電，至少也要12小時才能充滿。但家庭型慢充樁投資低，很多新能源汽車又有購車贈壁掛式充電樁的業(yè)務(wù)，故深受房地產(chǎn)開發(fā)商的歡迎。在筆者設(shè)計的某住宅項目中，建設(shè)方要求按家庭型交流慢充樁設(shè)計。相關(guān)管線僅施工至壁掛式充電樁前端，在底邊距地1.5米處預(yù)埋拉線盒，WD-ZBYJ型電線末端采用電工膠布包裹待用，驗收交付時用底盒蓋板遮擋。壁掛式充電樁由設(shè)備廠家后期再行安裝調(diào)試。該方法獲得了當?shù)匾?guī)劃、質(zhì)檢、節(jié)能等部門的認可并通過了各項驗收。公用型慢充樁輸出功率相對略大一些，一般在5%7.5kW左右，輸出電流32A，常規(guī)充滿時間也大于6小時[3]。

2.2 充電機選型

單臺充電機也有電壓限制，它最大的充電電壓是電動汽車內(nèi)裝載的電池數(shù)量×單體電池的最大充電電壓，直流充電機電流也可以根據(jù)按0.3～1C進行選擇。如果單臺充電機不能符合電動汽車的充電時間和充電電流的具體要求，就可以把多臺同型號充電功率模塊的并聯(lián)工作模式進行合理的結(jié)合，從而組建出容量更大的充電機，在并機之后，輸出電壓為單套充電功率模塊輸出電壓，輸出電流為單套充電功率模塊輸出電流疊加總和[4]。

2.3 充電設(shè)施配電系統(tǒng)設(shè)計

第一，需要根據(jù)充電設(shè)施的使用場所、新能源汽車蓄電池的容量以及充電設(shè)施的類型等因素，確定配電系統(tǒng)設(shè)計需要的參考數(shù)據(jù)。充電設(shè)施使用的場所不同，其充電高峰期的需求和時間也有所不同，因此，需要考慮變壓器工作的載荷情況，確定配電系統(tǒng)系數(shù)。此外，若是需要改建或是擴建，則重點審核變壓器的容量和載荷情況，確定其是否滿足改建、擴建的需求。第二，確定配電系統(tǒng)的負荷等級。通常情況下政府部門的充電設(shè)施可看作是二級負荷，而民用建筑的負荷等級則為三級，相關(guān)的監(jiān)控系統(tǒng)和計量系統(tǒng)可以看作是二級負荷。此外，對于有特殊用途的場所則需要根據(jù)實際情況確定負荷等級。第三，充電設(shè)施配電箱的設(shè)計。新能源汽車的充電設(shè)施需要按照區(qū)域配電，而配電箱提供的配電范圍則不宜過大，應(yīng)以不跨越防火分區(qū)為主，線路的回路設(shè)計最好不超出十回，安裝時配電箱最好與地面保持約30cm的距離，并結(jié)合相應(yīng)的防護等級實施安裝。配件箱一般需要安裝在附近的配電車間或是管理室中，若是安裝在車庫等室外場所，則需要安裝一定的防護措施，避免撞擊等損壞配電箱，影響新能源汽車充電設(shè)施的安全使用[5]。

3結(jié)束語

新能源汽車的普及和發(fā)展離不開充電設(shè)施的建設(shè)。充電設(shè)施的電氣設(shè)計工作在未來幾年仍會是設(shè)計師們關(guān)注的焦點。電氣設(shè)計師應(yīng)立足規(guī)范，積極跟上新政策的步伐，收集相關(guān)數(shù)據(jù)，提升設(shè)計水平。希望以上的分析和總結(jié)，能對今后新能源汽車充電設(shè)施的設(shè)計有所幫助。

參考文獻

[1] 盛健.新能源汽車充電設(shè)施的電氣設(shè)計與實施研究[J].武漢勘察設(shè)計，2018，（5）：28-34.

[2] 王宇.汽車充電設(shè)施建設(shè)與電氣設(shè)計[J].現(xiàn)代建筑電氣，2017，（S1）：19-22.

[3] 傅明華.新能源汽車汽車充電設(shè)施電氣設(shè)計[J].現(xiàn)代建筑電氣，2017，8（2）：47-48，66.

[4] 趙麗坤，李澤江.高校校園電動汽車充電設(shè)施建設(shè)方案研究[J].科技視界，2018，（1）：37-38.

[5] 戴詠夏，劉敏.電動汽車充電設(shè)施接入對配套電網(wǎng)建設(shè)的影響[J].電力建設(shè)，2018，（7）：89-93.