民用建筑地下车库充电桩配电设计解决方案

李璟 李明东

摘 要：随着可持续发展的推进，电动汽车逐步走进了千家万户。电动汽车作为新能源汽车发展中的一个大方向，引起了越来越多的发展和重视。充电桩的使用也随之更加广泛。本文依据具体的项目情况分析，提出针对不同项目的电动汽车充电桩的配电设计方案。

关键词：充电桩；电流；同时系数；安装规范

1 引言

随着时代的发展，各类能源消耗巨大，全球能源危机和环境危机的不断加深。节约能源，可持续发展，成为当前不得不面对的主课题，新能源的发展推进刻不容缓。在这样的背景下，推进新能源汽车的应用与发展，引起越来越多的发展和重视。充电桩作为发展电动汽车所必须的重要配套基础设施的一部分，对于推进电动汽车的普及具有重要的意义。

2 充电桩的原理介绍

2.1 充电桩的概念及分类

电动汽车交流充电桩是一种辅助设备，与交流电网链接在一起，专门为电动汽充电机提供电源的供电装置，并具备相应测控保护功能的专用装置，功率一般不大于7kw。充电桩的功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，安装于公共建筑（公共楼宇、商场、公共停车场等）和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。人们可以使用特定的充电卡在充电桩提供的人机交互操作界面上刷卡使用。充电桩能实现计时、计电度、计金额充电，可以作为市民购电终端。同时为提高公共充电桩的效率和实用性，今后将陆续增加一桩多充和为电动自行车充电的功能。

充电桩按充电方式分类，可以分为充电桩可分为直流充电桩、交流充电桩和交直流一体充电桩。

按安装方式分类，可分为落地式充电桩、挂壁式充电桩。落地式充电桩适合安装在不靠近墙体的停车位。挂壁式充电桩适合安装在靠近墙体的停车位。

2.2 充电桩控制系统组成

快速充电器的控制系统采用了智能化的变脉冲充电方式，即采用充电电流脉冲，包括充电脉冲T1间歇脉冲T2以及放电脉冲T3。

2.3 充电桩的功能

除了为电动汽车进行充电，充电桩还应具备以下功能：人机操作界面，控制操作界面、计量计费、和通信管理的电动汽车专用交流供电装置。总体来说具有很强的实用性、安全性、智能化和可靠性。

3 充电桩的安装规范

3.1 光线要求

充电桩通常安装在地下车库，虽有灯光照明，但却不能保证全面覆盖。在光线昏暗的条件下，安全充电成了很大的阻碍。在充电桩附近，安装声控照明设备，以便确保充电过程的顺畅。

3.2 安装距离的要求

充电桩的安装距离，一定程度上影响了充电桩的使用和安全系数。建议间隔为一米，以确保车辆能够正常的进出充电。同时，主机前应设置人工操作区，以此保证刷卡通道的畅通和人员安全。

3.3 接线规范要求

为确保充电过程安全，所有裸露的电线必须收纳于线管、线槽内，并需要安装漏电保护器，以确保安全。整个安装过程应当由专业电工操作。如地下车库有潮湿或渗水现象，应当采取相应措施。

3.4 信号强度要求

由于地下车库无法与地上相提并论，所以最终需要检测信号强度是否达到标准。

4 充电桩设计

4.1 总体供电方案

直流充电桩，即“快充”，内部元器件较多。直流充电桩输出，民用地下车库充电站内汽车充电总控箱主要对充电站电力线路、电压和电流调整范围较大的直流电，实现电动汽车的动力电池和充电桩等电力设备进行供电及提供线路保护。直流充电桩容量大，设置集中。交流电动汽车充电桩，即“慢充”，由交流电网供电。当充电系统电路发生过压、欠压、过载、漏电、短路、接地故障，断路器可以迅速切断电路。交流充电桩需要连接车载充电机为电动汽车充电。交流充电桩容量小，设置分散。

4.2 充电计量设计

（1）充电桩对应的低压配电房设置总计量点；

（2）配电箱的出线回路均设置电表；

（3）充电桩具有多种支付方式，如IC卡、零钱、手机APP等；

（4）每个充电桩内部均单独设置计量电能表。充电桩具有采集电能表数据，计算充电电量，显示充电时间，充电电量和充电费用等功能；

4.3 电能质量

（1）直流充电桩会产生谐波分量。影响电源质量。应采取抑制和消除谐波的措施。本项目在直流充电桩专用变压器侧增加有源滤波设备，提供时域谐波补偿，以改善电能质量。

（2）末端交流充电桩配电采用三相平衡配电。

4.4 安全防护功能

充电桩应具备急停开关。按下急停开关后，可以迅速切断充电桩内整个供电回路的电源。充电桩应具备平衡开关。充电桩在受外力损坏时，应能立刻切断充电桩内整个供电回路的电源。

安全防护系统设计，包括充电电缆的控制导引单元、紧急停止单元、电气防护及静电防护单元，倾斜保护单元。

电气防护单元能够通过断路器、漏電保护装置、电涌保护装置等相关装置实现过流保护、漏电保护、防雷击功能等。静电防护功能主要从接地和电路抗静电放电设计两方面着手。

4.5 故障及报警功能

充电桩的报警功能指在工作过程中，出现故障，充电桩应能及时作出故障报警动作。充电桩控制器应具有自检功能，自检程序应能实时检测内部和外部电路或通讯通道，确保充电桩可靠工作，当自检程序发现错误或故障时，应能立刻做出故障报警动作。

5 结论

推行电动汽车是汽车工业应对能源危机，环境和气候变化的挑战，保持可持续和谐发张的有利途径。推进新能源汽车的应用与发展，充电桩作为其重要配套基础设施，必然具有非常重要的社会效益和经济效益。随着电动汽车技术的不断发展，汽车充电技术也在不断改进、促使充电桩的建筑不断做出优化调整，更加符合低碳、环保的要求。我们应当不断更新视野，着眼于更为先进的科学技术，在方便生活的同时，也为节能减排贡献一份自己的力量。

参考文献：

[1] SJG—2015.电动汽车充电基础设施设计、施工及验收规范[S].

[2] 陈荣江.电动汽车交流充电桩建设设计方案[J].电工技术，2011（6）.

[3] 蒋浩.电动汽车充电站谐波的抑制与消除[J].广东电力，2010（8）.

[4] 崔胜民.新能源汽车技术[M].北京：北京大学出版社，2009：23～32.

[5] 程博，叶敏.电动汽车电池管理can总线通讯系统设计[J].电源技术，2012（8）：1096～1151.