新能源汽車充電設施的電氣設計

李 鋒

（武漢英康匯通電氣有限公司，武漢 430040）

國家政策要求加快新能源汽車的使用，并建設相應的充電設施，滿足新能源汽車的行駛需要。隨著新能源汽車的使用和普及，與其相關的充電設施進入快速建設階段，下文將對此開展詳細的介紹。

1 新能源汽車充電設施電氣設計主要內容及相關政策規范

新能源汽車充電設施電氣設計的主要內容如下。第一，了解國家的現行政策以及各地方的政策等，提供咨詢服務。設計人員不僅需要為客戶提供高質量的設計作品，還需要了解各項法律法規，解答客戶的疑問，提高客戶決策的準確性。第二，各項方案之間的合理配合。主要包括與之相關的電氣設計法律法規、建筑施工特點和電氣設計方案之間的有效配合，并根據建筑功能確定新能源汽車的數量，從而確定充電設施的數量和設置方案等。同時，在設計電氣方案的過程中，科學合理地估算新能源汽車充電所需的容量和其對變壓器的需求等內容，確保新能源汽車充電設施的經濟效益。第三，新能源汽車充電設施配電方面的設計。主要是結合建筑物的作用以及新能源汽車的實際使用情況，科學選擇充電設施，同時設計與之相匹配的配電系統，提升配電系統的設計水平。

新能源汽車充電設施電氣設計的相關政策規范，要求設計人員在實施設計工作之前，掌握電氣設施建設當地的政策規范，根據規范的具體內容設計電氣方案，設計工作中一般可以按照《電動汽車充電站設計規范》等政策規范實施設計[1]。此外，我國的供電部門為新能源汽車充電提供優惠政策，促進新能源汽車的使用，并與國家政策相適應，且滿足新能源汽車使用者的需求。設計人員掌握并運用新能源汽車充電設施電氣設計的相關政策規范落實設計工作，是新能源汽車發展的必然要求。

隨著新能源汽車走進千家萬戶，我國新能源汽車保有量不斷上漲，這也給充電設施的設計與建設提出了更高的要求。相關部門加快了建設步伐，國家也陸續出臺了一系列鼓勵政策和指導意見來促進新能源汽車的發展。由于我國在電池、電機及電控等領域長期以來的積累，我國在新能源汽車領域已經取得了長足的進步，相關政策更加務實，目標更加準確，尤其是在技術路線的選擇方面更加符合實際，由當初的以純電動為主，到現在以插電式混合動力為主。而且具體的推廣方式也發生了轉變，前期以公共交通領域的純電動汽車為主，在完善充電設施建設后，可以在私人領域推廣插電式混合動力汽車。但是就目前來看，我國的新能源汽車的發展仍然面臨諸多問題，其中充電設施的建設問題亟待解決。

2 新能源汽車充電設施的電氣設計

2.1 充電設施技術特點及選型

新能源汽車充電設施一般可以分為慢充和快充兩種形式。慢充形式的充電設施是指交流充電設備，輸入的是單相交流電，而輸出的同樣是交流電，不能直接為新能源汽車的蓄電池充電，而是需要通過新能源汽車配備的充電機，才能實現充電功能。慢充形式的充電設施又可以按照不同的用途分為公用型和家庭型兩種。公用型慢充設施的輸出功率相對于家庭型的慢充設施稍大，但是最大的輸出功率也被控制在7.5kW左右，需要的充電時間相對還是比較長。家庭型的慢充設施輸出功率相對比較低，一般最高不超過2.8kW，需要較長的時間充電，其優點是投資成本較低，且很多的新能源汽車售賣點提供贈送服務，因此比較受歡迎。同時，家庭型的慢充設施設計相對簡單，施工操作簡單，有利于控制施工單位的建筑成本。快充的形式采用的是直流充電，充電設備內部安裝有整流設備，可以直接為新能源汽車提供直流電源，為蓄電池充電[2]。直流快充的充電設施生產廠家不同，其最大的輸出功率有所不同，但最低不低于22kW，最高不高于220kW。通常質量較高的品牌直流快充設施，其對應的輸出電流和電壓的變化范圍較大，可以適應不同類型的新能源汽車，滿足不同的充電需要。一般情況下，新能源汽車快充設施的安裝方式為落地式。

對于新能源汽車充電設施的選擇，則需要根據建筑物的作用，總結附近人群以及使用建筑物的人群特點、使用新能源汽車的類型和特點，合理選擇充電設施。通常情況下，充電設施會選擇快充和慢充合理分配、共同擁有的形式，以便滿足不同用戶的需求。

2.2 充電設施配電系統設計

第一，需要根據充電設施的使用場所、新能源汽車蓄電池的容量以及充電設施的類型等因素，確定配電系統設計需要的參考數據。充電設施使用的場所不同，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，確定配電系統系數。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，確定配電系統的負荷等級。通常情況下政府部門的充電設施可看作是二級負荷，而民用建筑的負荷等級則為三級，相關的監控系統和計量系統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實際情況確定負荷等級。第三，充電設施配電箱的設計。新能源汽車的充電設施需要按照區域配電，而配電箱提供的配電范圍則不宜過大，應以不跨越防火分區為主，線路的回路設計最好不超出十回，安裝時配電箱最好與地面保持約30cm的距離，并結合相應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施的安全使用。

3 新能源汽車充電設施電氣設計應注意的事項

3.1 充電設施所產生諧波的治理

諧波對新能源汽車充電設施的影響主要表現在三個方面：一是導致充電設施內部的電力計量儀表不能正常工作，共振諧波變大時，對儀表的影響更為明顯；二是配電監控的智能系統會因受到諧波的影響而失效；三是諧波造成的溫度變化，影響配電開關的使用。其治理措施主要是，安裝濾波器等相關設備，安裝位置一般選擇在低壓母線的側面，進行集中安裝。諧波的主要來源是充電設施的整流器，可以通過改變整流脈動次數的形式減少諧波造成的影響。同時，在電氣設計和施工中采用屏蔽方法，分開設計通信電路和電力線路，從而促使配電監控智能系統穩定運行[3]。

3.2 充電設施電能計量及其管理

新能源汽車充電設施的電能計量及其管理，應滿足智能化的需求。部分充電設施有自身的電能計量儀表，且擁有人機交互的智能界面，用戶可以按照智能系統的提示自行操作。新能源汽車較多的場所中還需要配有配電監控智能系統，準確計量新能源汽車充電需要的電能，且配電監控智能系統還可以保護、監控相關的配電系統，確保配電系統安全、穩定運行。充電設施自帶的電能計量儀表應具有不同費用標準的計量性能，自身帶有與主機相連的通訊接口，可以將充電數據及時傳送至后臺管理。

4 結語

新能源汽車需要充電設施同步建設，才能滿足其使用和發展需要，充電設施的電氣設計將會成為未來幾年內重點研究項目，滿足不同場所新能源汽車充電設施的需求。希望本文中總結的有關充電設施電氣設計的內容，可以為設計人員提供設計思路或是幫助。

[1]盛健.新能源汽車充電設施的電氣設計與實施研究[J].武漢勘察設計，2016，（5）：28-34.

[2]王宇.汽車充電設施建設與電氣設計[J].現代建筑電氣，2015，（S1）：19-22.

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