电动汽车充电桩现场检测方法的探讨

沈 成 徐文慧

（江苏省建筑工程质量检测中心有限公司， 江苏 南京 210000）

0 引言

以电动汽车为主的新能源汽车工业发展已列入国家规划，成为我国实现节能减排和产业升级的主要渠道。在各级政府的积极引导下，很多行业都积极投入充电桩的基础设施建设以配合电动汽车的发展[1]。本文结合交流或直流充电桩工作环境和现场测试需求，对充电桩现场抽样与检测方法进行探讨，为充电桩现场检测工作提供指导，以期电动汽车能够更加快速健康发展。

1 电动汽车充电桩实施现场检测的意义

目前，国内仅有对充电桩产品检测的标准，系统的现场检测标准尚为空白。相对出厂前的实验室检测方法，现场检测更适用于施工后的验收和使用过程中的检修。因此，对充电桩实施现场检测是提高电动汽车和电网整体安全性的重要手段。有利于提高电动汽车充电领域技术水平，有利于加快电动汽车及充电设备规模化进程。

2 电动汽车充电桩现场检测对象

现阶段，电动汽车充电桩主要有交流和直流两种充电形式。交流充电桩构造简单、充电较慢，需通过车载充电机转换成直流电为电动汽车供电，广泛应用于小型电动汽车。而直流充电桩由于比交流充电桩多了AC-DC 模块，所以构造相对复杂，体积也更大，无需车载充电机，适用于大型电动汽车的快速充电。但由于直流充电桩功率普遍较大，易对电网造成危害，需在建设过程和使用过程中加强监管[2]。充电桩主要由主控单元、显示单元、电流输入和输出单元组成。针对不同单元，需分别评价。

3 电动汽车充电桩现场检测设备

由于充电桩现场检测地点和环境的随机性，现场检测设备必须易于携带且坚固耐用。主要有三个模块组成，首先是功率模块，即能模拟负载的蓄电池；其次是测试模块，包含精密示波器、电能质量分析设备、协议一致性检测系统和传感器；最后是评估模块，包含工况和集成控制系统。

蓄电池模拟负载分为电阻负载、过程控制电子负载和反馈式负载。电阻负载有过程控制和手动控制两种控制方式，采用多电阻拓扑设计。过程控制电子负载有交流和直流两种，功率密度大，空间利用率高。反馈式负载多面向直流充电桩，将充电桩输出的多余直流电通过逆变器回收到电网，借助对输入直流电流大小的调节实现对充电桩功率和电流的控制[3]。协议一致性检测系统主要基于一组测试序列针对被测直流充电桩协议进行测试，通过比较实际输出和标准输出的差异进行判定。借助协议一致性测试可在一定程度上降低充电桩实际使用中发生问题的概率。

4 电动汽车充电桩现场检测方法

4.1 一般检查

目测充电桩外壳是否平整，有无明显凹凸痕、划伤、变形等缺陷；表面涂层是否均匀；零部件是否紧固牢靠，有无锈蚀、毛刺、裂纹等缺陷和损伤。打开充电桩内部，目测检查充电桩的基本构造，桩体应包含主电源回路、控制单元、人机交互界面和计量计费单元等。

4.2 主要功能检查

通信功能：检查在充电过程中，充电桩应能按照约定的协议要求进行通信。显示功能：分别模拟待机状态、充电状态、故障或告警状态等，检查充电桩的显示信息稳定性。插头锁止功能：通过检查电子锁反馈信号变化和机械锁是否能操作，确定电子锁止装置与机械锁止装置的连锁效果。输入功能：在充电过程中，模拟启停操作，观察充电桩的响应及时性。绝缘功能：施加直流电压，检测充电桩绝缘电阻大小；施加工频交流电压，检测充电桩泄漏电流值，观察实验部位是否出现绝缘击穿或闪络现象。点击防护功能：检查交流充电桩在充电前，不使用工具打开充电桩的盖子或门，充电桩应无法启动充电，将充电桩连接试验系统设置在额定负载状态下运行，不使用工具打开充电桩盖子或门，充电桩是否可切断交流供电回路，控制导引电路保持通电。接地功能：通过电桥、接地电阻试验仪或数字式低电阻试验仪测量充电桩内任意应接地点至总接地之间的电阻。计量功能：根据该充电桩准确度等级，分别检测其工作误差、示值误差、付费金额误差和时钟示值误差是否在允许范围内。

4.3 安全性检测

主要检测项目有控制导引检测、互操作性协议一致测试、电能质量检测、能效检测和电磁兼容检测。

控制导引检测通过切断交流供电回路,持续输出PWM 信号,通过计算其持续输出PWM 信号的时间检查充电桩导通交流供电回路，进而判断充电桩连接状态。

互操作性协议测试由测试仿真设备系统根据已设置好的测试序列发出测试指令；通讯网络可为以太网、CAN 网、串行网络等；记录整个测试过程并分析过程中出现的问题；测试仿真终端接收被测设备的控制指令，并将结果反馈到测试仿真设备系统[4]。分别测试系统不使用传输协议功能发送报文、使用传输协议功能发送报文和停止发送报文。

充电桩作为非线性负载，当大量接入电网时，会对整个电网运行产生严重影响。因此，需检测充电桩接入电网后负荷端电压、频率、谐波等对电能质量的影响，增加电能计量准确度。电能质量检测首先需在充电桩交流端进行测量点的布置，在实际测量之前先确保充电柱输入侧电源开关断开，将电压和电流信号准确接入电能质量分析设备。后闭合充电桩输入侧电源开关，将充电桩枪头通过交直流负载控制箱与测试负载连接，布置完毕之后结合充电桩的额定电压、电流、功率确定充电参数。在工况较为稳定的时候进行连续测试、记录原始数据。

在电网电能由充电桩转输至电动汽车蓄电池内这一过程，电能会经配电线路传输、变压器传输、电池充电等一系列损耗。故充电桩能效检测尤为重要，先将非车载充电机和负载相连接，并将其设置在恒压状态下，输入额定电压，控制输出电压上限，对其负载电流调节至额定输出电流的0.5~1 倍。测量非车载充电机的输入和输出功率；待电流稳定，输入额定电压，设定输出电流整定值为额定值，在上、下限范围内改变输出电压整定值，再次测量充电机的输入和输出功率。最后把输出功率与输入功率的比值和设计值做比较，判定充电桩的能效。

交流充电桩常有电磁干扰现象。电磁不兼容会导致交流充电桩工作故障，甚至造成硬件损坏。所以，需对充电桩进行电磁兼容检测，保护充电桩正常运行。在工作状态下，分别对充电桩进行静电放电抗扰度测试、射频电磁场辐射抗扰度测试、电快速瞬变脉冲群抗扰度测试、浪涌抗扰度测试和电压暂降断抗扰度测试[5]。观察测试过程中和测试后交流充电桩是否工作正常，有无损毁、死机或记录不准确的情形。现新投入的交流充电桩多加装大容量滤波器。对外部产生的电磁干扰能够有效阻隔，且可降低内部产生的电磁干扰对外部电网的影响。

5 结语

综上所述，充电桩作为电动汽车能源供应的主要来源，为进一步保证电动汽车充电桩使用的便捷和安全性，需建立完善的监管和验收制度，对涉及重要功能和安全性方面的参数进行检测，可尽可能找出已建设充电桩中存在的问题，并采取有效措施对其进行解决。本文分析了电动汽车充电桩的构造并对现场检测方法进行了探讨，望尽快出台系统的充电桩现场检测规范，让电动汽车能够更加快速健康发展。