電動汽車充電樁現(xiàn)場檢測方法的探討

沈 成 徐文慧

（江蘇省建筑工程質(zhì)量檢測中心有限公司， 江蘇 南京 210000）

0 引言

以電動汽車為主的新能源汽車工業(yè)發(fā)展已列入國家規(guī)劃，成為我國實現(xiàn)節(jié)能減排和產(chǎn)業(yè)升級的主要渠道。在各級政府的積極引導下，很多行業(yè)都積極投入充電樁的基礎設施建設以配合電動汽車的發(fā)展[1]。本文結(jié)合交流或直流充電樁工作環(huán)境和現(xiàn)場測試需求，對充電樁現(xiàn)場抽樣與檢測方法進行探討，為充電樁現(xiàn)場檢測工作提供指導，以期電動汽車能夠更加快速健康發(fā)展。

1 電動汽車充電樁實施現(xiàn)場檢測的意義

目前，國內(nèi)僅有對充電樁產(chǎn)品檢測的標準，系統(tǒng)的現(xiàn)場檢測標準尚為空白。相對出廠前的實驗室檢測方法，現(xiàn)場檢測更適用于施工后的驗收和使用過程中的檢修。因此，對充電樁實施現(xiàn)場檢測是提高電動汽車和電網(wǎng)整體安全性的重要手段。有利于提高電動汽車充電領域技術水平，有利于加快電動汽車及充電設備規(guī)?；M程。

2 電動汽車充電樁現(xiàn)場檢測對象

現(xiàn)階段，電動汽車充電樁主要有交流和直流兩種充電形式。交流充電樁構(gòu)造簡單、充電較慢，需通過車載充電機轉(zhuǎn)換成直流電為電動汽車供電，廣泛應用于小型電動汽車。而直流充電樁由于比交流充電樁多了AC-DC 模塊，所以構(gòu)造相對復雜，體積也更大，無需車載充電機，適用于大型電動汽車的快速充電。但由于直流充電樁功率普遍較大，易對電網(wǎng)造成危害，需在建設過程和使用過程中加強監(jiān)管[2]。充電樁主要由主控單元、顯示單元、電流輸入和輸出單元組成。針對不同單元，需分別評價。

3 電動汽車充電樁現(xiàn)場檢測設備

由于充電樁現(xiàn)場檢測地點和環(huán)境的隨機性，現(xiàn)場檢測設備必須易于攜帶且堅固耐用。主要有三個模塊組成，首先是功率模塊，即能模擬負載的蓄電池；其次是測試模塊，包含精密示波器、電能質(zhì)量分析設備、協(xié)議一致性檢測系統(tǒng)和傳感器；最后是評估模塊，包含工況和集成控制系統(tǒng)。

蓄電池模擬負載分為電阻負載、過程控制電子負載和反饋式負載。電阻負載有過程控制和手動控制兩種控制方式，采用多電阻拓撲設計。過程控制電子負載有交流和直流兩種，功率密度大，空間利用率高。反饋式負載多面向直流充電樁，將充電樁輸出的多余直流電通過逆變器回收到電網(wǎng)，借助對輸入直流電流大小的調(diào)節(jié)實現(xiàn)對充電樁功率和電流的控制[3]。協(xié)議一致性檢測系統(tǒng)主要基于一組測試序列針對被測直流充電樁協(xié)議進行測試，通過比較實際輸出和標準輸出的差異進行判定。借助協(xié)議一致性測試可在一定程度上降低充電樁實際使用中發(fā)生問題的概率。

4 電動汽車充電樁現(xiàn)場檢測方法

4.1 一般檢查

目測充電樁外殼是否平整，有無明顯凹凸痕、劃傷、變形等缺陷；表面涂層是否均勻；零部件是否緊固牢靠，有無銹蝕、毛刺、裂紋等缺陷和損傷。打開充電樁內(nèi)部，目測檢查充電樁的基本構(gòu)造，樁體應包含主電源回路、控制單元、人機交互界面和計量計費單元等。

4.2 主要功能檢查

通信功能：檢查在充電過程中，充電樁應能按照約定的協(xié)議要求進行通信。顯示功能：分別模擬待機狀態(tài)、充電狀態(tài)、故障或告警狀態(tài)等，檢查充電樁的顯示信息穩(wěn)定性。插頭鎖止功能：通過檢查電子鎖反饋信號變化和機械鎖是否能操作，確定電子鎖止裝置與機械鎖止裝置的連鎖效果。輸入功能：在充電過程中，模擬啟停操作，觀察充電樁的響應及時性。絕緣功能：施加直流電壓，檢測充電樁絕緣電阻大??；施加工頻交流電壓，檢測充電樁泄漏電流值，觀察實驗部位是否出現(xiàn)絕緣擊穿或閃絡現(xiàn)象。點擊防護功能：檢查交流充電樁在充電前，不使用工具打開充電樁的蓋子或門，充電樁應無法啟動充電，將充電樁連接試驗系統(tǒng)設置在額定負載狀態(tài)下運行，不使用工具打開充電樁蓋子或門，充電樁是否可切斷交流供電回路，控制導引電路保持通電。接地功能：通過電橋、接地電阻試驗儀或數(shù)字式低電阻試驗儀測量充電樁內(nèi)任意應接地點至總接地之間的電阻。計量功能：根據(jù)該充電樁準確度等級，分別檢測其工作誤差、示值誤差、付費金額誤差和時鐘示值誤差是否在允許范圍內(nèi)。

4.3 安全性檢測

主要檢測項目有控制導引檢測、互操作性協(xié)議一致測試、電能質(zhì)量檢測、能效檢測和電磁兼容檢測。

控制導引檢測通過切斷交流供電回路,持續(xù)輸出PWM 信號,通過計算其持續(xù)輸出PWM 信號的時間檢查充電樁導通交流供電回路，進而判斷充電樁連接狀態(tài)。

互操作性協(xié)議測試由測試仿真設備系統(tǒng)根據(jù)已設置好的測試序列發(fā)出測試指令；通訊網(wǎng)絡可為以太網(wǎng)、CAN 網(wǎng)、串行網(wǎng)絡等；記錄整個測試過程并分析過程中出現(xiàn)的問題；測試仿真終端接收被測設備的控制指令，并將結(jié)果反饋到測試仿真設備系統(tǒng)[4]。分別測試系統(tǒng)不使用傳輸協(xié)議功能發(fā)送報文、使用傳輸協(xié)議功能發(fā)送報文和停止發(fā)送報文。

充電樁作為非線性負載，當大量接入電網(wǎng)時，會對整個電網(wǎng)運行產(chǎn)生嚴重影響。因此，需檢測充電樁接入電網(wǎng)后負荷端電壓、頻率、諧波等對電能質(zhì)量的影響，增加電能計量準確度。電能質(zhì)量檢測首先需在充電樁交流端進行測量點的布置，在實際測量之前先確保充電柱輸入側(cè)電源開關斷開，將電壓和電流信號準確接入電能質(zhì)量分析設備。后閉合充電樁輸入側(cè)電源開關，將充電樁槍頭通過交直流負載控制箱與測試負載連接，布置完畢之后結(jié)合充電樁的額定電壓、電流、功率確定充電參數(shù)。在工況較為穩(wěn)定的時候進行連續(xù)測試、記錄原始數(shù)據(jù)。

在電網(wǎng)電能由充電樁轉(zhuǎn)輸至電動汽車蓄電池內(nèi)這一過程，電能會經(jīng)配電線路傳輸、變壓器傳輸、電池充電等一系列損耗。故充電樁能效檢測尤為重要，先將非車載充電機和負載相連接，并將其設置在恒壓狀態(tài)下，輸入額定電壓，控制輸出電壓上限，對其負載電流調(diào)節(jié)至額定輸出電流的0.5~1 倍。測量非車載充電機的輸入和輸出功率；待電流穩(wěn)定，輸入額定電壓，設定輸出電流整定值為額定值，在上、下限范圍內(nèi)改變輸出電壓整定值，再次測量充電機的輸入和輸出功率。最后把輸出功率與輸入功率的比值和設計值做比較，判定充電樁的能效。

交流充電樁常有電磁干擾現(xiàn)象。電磁不兼容會導致交流充電樁工作故障，甚至造成硬件損壞。所以，需對充電樁進行電磁兼容檢測，保護充電樁正常運行。在工作狀態(tài)下，分別對充電樁進行靜電放電抗擾度測試、射頻電磁場輻射抗擾度測試、電快速瞬變脈沖群抗擾度測試、浪涌抗擾度測試和電壓暫降斷抗擾度測試[5]。觀察測試過程中和測試后交流充電樁是否工作正常，有無損毀、死機或記錄不準確的情形?，F(xiàn)新投入的交流充電樁多加裝大容量濾波器。對外部產(chǎn)生的電磁干擾能夠有效阻隔，且可降低內(nèi)部產(chǎn)生的電磁干擾對外部電網(wǎng)的影響。

5 結(jié)語

綜上所述，充電樁作為電動汽車能源供應的主要來源，為進一步保證電動汽車充電樁使用的便捷和安全性，需建立完善的監(jiān)管和驗收制度，對涉及重要功能和安全性方面的參數(shù)進行檢測，可盡可能找出已建設充電樁中存在的問題，并采取有效措施對其進行解決。本文分析了電動汽車充電樁的構(gòu)造并對現(xiàn)場檢測方法進行了探討，望盡快出臺系統(tǒng)的充電樁現(xiàn)場檢測規(guī)范，讓電動汽車能夠更加快速健康發(fā)展。