关于充电桩的使用及前景

2020-06-22傅留虎

机械工程与自动化 2020年3期

侯波，傅留虎，董渊

(山西省机械产品质量监督检验站，山西太原 030009)

0 引言

随着现代社会的高速发展，汽车已经成为人们生活中必不可少的一部分。汽车生产厂家以提高生产量来满足广大人民的需求，但是由于环境的日益恶化，汽车必须向着环保、清洁和节能的方向发展，电动汽车应运而生，此举不仅响应了国家政策，也带来了巨大的社会效益和经济效益。

充电桩是电动汽车的充电设备，一般采用人工直接操作。为保障操作者的人身安全，对其使用及保护方面提出了很高的要求，本文对充电桩的使用及前景进行分析讨论。

1 充电桩的类型

充电桩以电源性质方面划分，分为直流充电桩和交流充电桩；从充电的速度方面，分为慢速充电桩和快速充电桩。充电桩可以固定在地面上或墙上。由于交流充电桩体积小、使用及安装较为方便，可以将其固定在小区和一些公共的停车场。充电桩的输入端直接连接电网，输出端连接电动汽车。人们根据汽车的类型使用特定的充电卡或者运营商提供的手机操作平台来进行充电，充电桩显示屏可以显示充电量、费用、充电时间等数据。

1.1 交流充电桩

交流充电桩通常安装在指定充电场地或固定安装在地下车库的墙壁上，位于电动汽车外，通过连接交流供电网提供交流电源为具有车载充电机的电动汽车充电。单相充电桩的最大额定功率为7 kW，主要为小型汽车充电。包括纯电动汽车或可插电混合动力电动汽车，依据每台车辆具体的电池配置容量，一般需要3 h～8 h就可以充满电。交流充电桩如图1所示。

1.2 直流充电桩

直流充电桩通常固定安装在指定充电场地，位于电动汽车外，是一种为非车载电动汽车动力电池提供直流电源的供电装置。直流充电桩与交流电网连接，一般采用三相四线AC380 V±15%作为输入电压，频率为50 Hz，输出电流为可调直流电，可以为电动汽车的动力电池直接充电。由于直流充电桩供电方式为三相四线制，提供的功率足够大，输出的电压和电流较交流充电桩调整范围更大，可以实现现阶段对电动汽车快充的要求。直流充电桩如图2所示。

图1 交流充电桩图2 直流充电桩

1.3 直流充电桩与交流充电桩两者的区别

简单来说，交流充电桩需要额外借助搭载于电动汽车上的车载充电机来充电，直流快速充电桩可以直接为电动汽车输出直流电源。在充电速度上，一般来说一辆电动汽车将蓄电池内的电量完全用光后通过交流充电桩充满需要8 h左右的时间，而通过直流快速充电桩仅需要1 h～2 h。交流充电桩是通过给电动汽车上搭载的车载充电机提供电力输入来实现充电功能的，由于现阶段使用车载充电机的功率并不大，无法实现快速充电，充电速度较慢。直流快速充电桩不需要为车载充电机提供电力输入，可以直接为非车载电动汽车的动力电池提供直流电源，直流充电桩的功率较交流充电桩大很多，输出的电压和电流调整范围也更大，因此可以满足为电动汽车快充的要求。

2 充电桩的使用及安全

用户可以根据汽车的类型来选择充电桩的类型，用户将充电桩枪头拔下后直接插入汽车的充电端口，通过刷卡或扫码的方式进行充电。在充电的过程中，枪头与汽车的端口是锁紧的，用户不能在充电过程中拔枪，只有在充电完毕缴费成功后方可拔枪，此时充电桩属于断电状态，将枪头放回原位，充电结束。给汽车充电是一个带电作业的过程，用户在使用中一定要按要求来进行操作，避免意外发生。

消费者在充电前应做到以下几点：①检查周围坏境，有无易燃易爆物品，充电桩是否架设雨棚，雨雪天一定不要使用充电桩，以防漏电危险；②使用前先检查充电桩显示状态是否正常；③使用前检查充电枪是否完好无损，充电接口与充电汽车是否匹配；④检查充电桩设备是否完好无损，电缆和接头是否完好；⑤使用前，仔细阅读机器外部的使用说明；⑥确认充电枪已连接到位。

消费者在充电过程中应做到以下几点：①按使用说明对充电桩进行正确操作；②充电前检查充电桩显示是否正常，有无电流、电压等；③绝对禁止在充电过程中拔出充电枪；④在充电过程中禁止启动汽车。

消费者在充电完成后应做到以下几点：①查看充电桩显示屏以确认充电桩已经停止充电；②将充电枪拔出并整理好电缆放回原处；③将电动车充电口盖关闭；④确认安全驶离现场。

充电桩安全使用时应注意：

(1) 当充电过程中遇到紧急情况时，应立刻按下急停按钮并通知充电站管理人员。

(2) 当充电桩起火时，立即通知充电站管理人员将总电源关闭；当火势在可控范围时，用二氧化碳灭火器将火扑灭；当火势不可控时，立即疏散人员。

(3) 因为充电桩使用的是高压电，建议操作时佩戴绝缘手套，不要用手去触摸充电枪的充电口和车辆插座的充电插孔。

消费者在使用充电桩的过程中应对设备进行规范操作及爱护，避免因不当操作对设备造成损伤和破坏。在使用中如发现充电桩发生故障，应及时告知运营人员，不要私自去触碰或开启充电桩柜门以免发生触电事故。

目前大部分充电站采用的都是露天形式，因此充电站必须要加盖雨棚，防止充电桩遇水漏电，导致触电。由于新能源汽车数量的增加，大部分充电站充电桩的数量都在几十台，有的甚至过百台，因此对建设变电站及对充电桩的维护保养尤为关键，而在这方面有些充电站做的不是很好，存在大量的安全隐患，应及时处理，避免事故的发生。

运营企业应将充电站的相关措施配备齐全，具体包括以下几点：①室外充电站应搭设雨棚；②变电所外围应安装有安全栅栏及警告装置；③高压配电区域应悬挂“止步，高压危险”警示牌，警示牌的方向必须朝向人眼可见的方向；④带电作业装置上应张贴有明显的操作指示说明，并且应对设备的接地点标示有明显可见的标志；⑤室内应该安装有明显的“安全通道”或“安全出口”标示牌；⑥配备相应的消防设施；⑦运营企业也应对在用的产品进行定期的维护保养，确保充电桩产品的运行状况良好，消除潜在的安全隐患。

3 充电桩的前景

由于汽车排放物的增加和空气质量的下降，人们对环境的保护越来越重视，我国政府也提出了一系列针对新能源汽车的战略部署，根据《节能与新能源汽车产业发展规划(2012年—2020年)》(国发〔2012〕22号)、《国务院办公厅关于加快新能源汽车推广应用的指导意见》(国办发〔2014〕35号)及《电动汽车充电基础设施发展指南(2015年—2020年)》，积极推进新能源汽车的应用与发展。因此，新能源汽车的普及应用就是大势所趋，而且这样做不仅使汽车尾气的排放量大大减少，有利于空气质量的改善，而且对老百姓的健康非常有利。