民用建筑地下車庫充電樁配電設計解決方案

李璟 李明東

摘 要：隨著可持續發展的推進，電動汽車逐步走進了千家萬戶。電動汽車作為新能源汽車發展中的一個大方向，引起了越來越多的發展和重視。充電樁的使用也隨之更加廣泛。本文依據具體的項目情況分析，提出針對不同項目的電動汽車充電樁的配電設計方案。

關鍵詞：充電樁；電流；同時系數；安裝規范

1 引言

隨著時代的發展，各類能源消耗巨大，全球能源危機和環境危機的不斷加深。節約能源，可持續發展，成為當前不得不面對的主課題，新能源的發展推進刻不容緩。在這樣的背景下，推進新能源汽車的應用與發展，引起越來越多的發展和重視。充電樁作為發展電動汽車所必須的重要配套基礎設施的一部分，對于推進電動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

電動汽車交流充電樁是一種輔助設備，與交流電網鏈接在一起，專門為電動汽充電機提供電源的供電裝置，并具備相應測控保護功能的專用裝置，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，可以固定在地面或墻壁，安裝于公共建筑（公共樓宇、商場、公共停車場等）和居民小區停車場或充電站內，可以根據不同的電壓等級為各種型號的電動汽車充電。充電樁的輸入端與交流電網直接連接，輸出端都裝有充電插頭用于為電動汽車充電。人們可以使用特定的充電卡在充電樁提供的人機交互操作界面上刷卡使用。充電樁能實現計時、計電度、計金額充電，可以作為市民購電終端。同時為提高公共充電樁的效率和實用性，今后將陸續增加一樁多充和為電動自行車充電的功能。

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 充電樁控制系統組成

快速充電器的控制系統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

除了為電動汽車進行充電，充電樁還應具備以下功能：人機操作界面，控制操作界面、計量計費、和通信管理的電動汽車專用交流供電裝置。總體來說具有很強的實用性、安全性、智能化和可靠性。

3 充電樁的安裝規范

3.1 光線要求

充電樁通常安裝在地下車庫，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，安裝聲控照明設備，以便確保充電過程的順暢。

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。建議間隔為一米，以確保車輛能夠正常的進出充電。同時，主機前應設置人工操作區，以此保證刷卡通道的暢通和人員安全。

3.3 接線規范要求

為確保充電過程安全，所有裸露的電線必須收納于線管、線槽內，并需要安裝漏電保護器，以確保安全。整個安裝過程應當由專業電工操作。如地下車庫有潮濕或滲水現象，應當采取相應措施。

3.4 信號強度要求

由于地下車庫無法與地上相提并論，所以最終需要檢測信號強度是否達到標準。

4 充電樁設計

4.1 總體供電方案

直流充電樁，即“快充”，內部元器件較多。直流充電樁輸出，民用地下車庫充電站內汽車充電總控箱主要對充電站電力線路、電壓和電流調整范圍較大的直流電，實現電動汽車的動力電池和充電樁等電力設備進行供電及提供線路保護。直流充電樁容量大，設置集中。交流電動汽車充電樁，即“慢充”，由交流電網供電。當充電系統電路發生過壓、欠壓、過載、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為電動汽車充電。交流充電樁容量小，設置分散。

4.2 充電計量設計

（1）充電樁對應的低壓配電房設置總計量點；

（2）配電箱的出線回路均設置電表；

（3）充電樁具有多種支付方式，如IC卡、零錢、手機APP等；

（4）每個充電樁內部均單獨設置計量電能表。充電樁具有采集電能表數據，計算充電電量，顯示充電時間，充電電量和充電費用等功能；

4.3 電能質量

（1）直流充電樁會產生諧波分量。影響電源質量。應采取抑制和消除諧波的措施。本項目在直流充電樁專用變壓器側增加有源濾波設備，提供時域諧波補償，以改善電能質量。

（2）末端交流充電樁配電采用三相平衡配電。

4.4 安全防護功能

充電樁應具備急停開關。按下急停開關后，可以迅速切斷充電樁內整個供電回路的電源。充電樁應具備平衡開關。充電樁在受外力損壞時，應能立刻切斷充電樁內整個供電回路的電源。

安全防護系統設計，包括充電電纜的控制導引單元、緊急停止單元、電氣防護及靜電防護單元，傾斜保護單元。

電氣防護單元能夠通過斷路器、漏電保護裝置、電涌保護裝置等相關裝置實現過流保護、漏電保護、防雷擊功能等。靜電防護功能主要從接地和電路抗靜電放電設計兩方面著手。

4.5 故障及報警功能

充電樁的報警功能指在工作過程中，出現故障，充電樁應能及時作出故障報警動作。充電樁控制器應具有自檢功能，自檢程序應能實時檢測內部和外部電路或通訊通道，確保充電樁可靠工作，當自檢程序發現錯誤或故障時，應能立刻做出故障報警動作。

5 結論

推行電動汽車是汽車工業應對能源危機，環境和氣候變化的挑戰，保持可持續和諧發張的有利途徑。推進新能源汽車的應用與發展，充電樁作為其重要配套基礎設施，必然具有非常重要的社會效益和經濟效益。隨著電動汽車技術的不斷發展，汽車充電技術也在不斷改進、促使充電樁的建筑不斷做出優化調整，更加符合低碳、環保的要求。我們應當不斷更新視野，著眼于更為先進的科學技術，在方便生活的同時，也為節能減排貢獻一份自己的力量。

參考文獻：

[1] SJG—2015.電動汽車充電基礎設施設計、施工及驗收規范[S].

[2] 陳榮江.電動汽車交流充電樁建設設計方案[J].電工技術，2011（6）.

[3] 蔣浩.電動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[M].北京：北京大學出版社，2009：23～32.

[5] 程博，葉敏.電動汽車電池管理can總線通訊系統設計[J].電源技術，2012（8）：1096～1151.