摘要：根據目前對于新能源汽車(chē)發(fā)展規劃及政策，以及國內外充電設施的主要類(lèi)型和技術(shù)參數。論述地下車(chē)庫電動(dòng)汽車(chē)充電樁的供配電系統的設計及設計過(guò)程中需要注意的一些問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：充電樁；地下車(chē)庫；供配電設計；負荷計算　　

0引言

新能源汽車(chē)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展與推廣應用，已是大勢所趨。新能源汽已經(jīng)成為未來(lái)汽車(chē)發(fā)展的必然方向。我國目前發(fā)展的新能源汽車(chē)主要以插電式混合動(dòng)力汽車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)為主。為推廣和使用新能源汽車(chē)并加快充電設施的建設，國辦[2015]73號文及建規[2015]199號文件明確要求：新建住宅配建停車(chē)位應100%預留充電設施建設安裝條件。因此，新建住宅小區地下車(chē)庫充電樁規劃、設計成為民用建筑電氣設計內容的一部分。

1配置充電樁的類(lèi)型及技術(shù)要求

目前，新能源汽車(chē)的充電樁主要分為直流充電樁和交流充電樁兩種，俗稱(chēng)“快充"和“慢充"。直流充電樁有占地面積大，充電電壓高，充電時(shí)間較短，投資大等特點(diǎn)。而交流充電樁的特點(diǎn)基本與直流充電樁相反，占地小，可掛墻安裝，充電功率低，充電時(shí)間長(cháng)，投資小等特點(diǎn)。通過(guò)比較可知，住宅小區固定車(chē)位充電樁適宜采用交流充電樁，而直流充電樁通常設置在大型商場(chǎng)、辦公樓、繁華市區等需要快速充電的區域。

2 供配電系統設計

2.1 充電設施專(zhuān)用變壓器容量計算

SΣ=Kt*Kx*Cn*（Kn*Pn+Km*Pm）/（η* cosφ）

式中：SΣ--變壓器總安裝容量（kVA）；η--變壓器負載率，取0.70-0.75；cosφ--補償后功率因數，取0.95；Pn --交流充電樁（慢充）安裝功率，取7.0KW；Pm-直流充電樁（快充）安裝功率，取60kW作為基數（一般有30kW、45kW、60kW、75kW、90kW、105kW、120kW）； Kn--慢充停車(chē)位配置比例系數（即，實(shí)際慢充停車(chē)位數量/小區規劃停車(chē)位數量），近期系數取0.20，遠期系數取0.45；Km-快充停車(chē)位配置數量比例系數（即，實(shí)際快充停車(chē)位數量/小區規劃停車(chē)位數量），近期系數取0.02，遠期系數取0.045；Kx--充電樁需要系數，充電樁數量（慢充+快充），5-10個(gè)，取0.75-0.85；10-50個(gè)，取0.55-0.65；50個(gè)以上，取0.4-0.45；Kt--充電樁同時(shí)使用系數，充電樁數量（慢充+快充），5-50個(gè)，取0.85-0.90；50個(gè)以上，取0.6-0.7；Cn --小區規劃停車(chē)位數量。

目前，充電設備在國內大范圍應用還比較少，沒(méi)有先例可查，同時(shí)系數Kt和需要系數Kx很難選取。Kt和Kx的選取主要與下面因數關(guān)：1）電動(dòng)車(chē)的使用情況：目前電動(dòng)汽車(chē)總體數量不多，充電設備本身的利用率不高；各建筑具體情況不相同。2）即使同時(shí)充電，各電動(dòng)車(chē)之間的電池狀態(tài)、性能等各不相同。3）另外，小區交流充電樁（慢充）和直流充電樁（快充）一般使用時(shí)間在不同時(shí)段。設計人員應結合各地電動(dòng)車(chē)的發(fā)展情況和工程實(shí)際，合理選取。

2.2 配電設計

(1)充電樁總電源宜采用低壓系統供電，接地采用TN-S系統。（2）交流充電樁宜按防火分區配電，每個(gè)防火分區均宜設置電動(dòng)汽車(chē)充電樁區域配電柜、末端配電箱。區域配電柜和末端配電箱設計有三種形式：一、按100%配置全部設計安裝到位；二、按20%配置全部設計安裝到位（區域配電柜—末端配電柜—充電樁），其他80%僅考慮路由、土建等條件；三、按20%配置僅區域配電柜設計安裝到位，末端配電箱取消，區域配電柜采用放射式直接供電至充電樁，其它80%僅考慮路由、土建等條件。（3）各防火分區區域配電柜宜安裝在設置充電樁車(chē)位附近的強電間內，其系統圖如圖1所示。為保證末端充電設備安全，末端配電箱低壓斷路器應設置短路保護

和剩余電流保護功能，其剩余電流保護額定動(dòng)作電流為30mA，動(dòng)作時(shí)間≤0.1s。

圖 1 電動(dòng)汽車(chē)充電設施配電系統圖

2.3 電能質(zhì)量

電動(dòng)汽車(chē)充電樁的充電過(guò)程為非線(xiàn)性的負荷變化過(guò)程，設計時(shí)應考慮充電設施對公用電網(wǎng)電能質(zhì)量產(chǎn)生的影響，并采取有效的抑制措施，將注入公網(wǎng)的諧波控制在規定范圍內。為保障電能質(zhì)量的要求，所采取的措施如下：（1）增加充電機整流裝置的脈動(dòng)數。（2）低壓配電系統中設置有源濾波器裝置，功率因數補償電容器組配置電抗器。（3）專(zhuān)用變壓器接線(xiàn)組別為D，yn11，且負荷率不高于70%。（4）為改善三相用電設備的平衡度，單相交流充電樁負荷應均衡的分配到三相上，盡量使三相負荷平衡。（4）變電所低壓配電柜出線(xiàn)至

各區域充電樁配電柜距離不宜超過(guò)200m。

2.4 配電線(xiàn)路設計

根據充電樁配電柜的數量在專(zhuān)用變電所低壓柜出線(xiàn)設置相應數量的單獨饋線(xiàn)回路直接供電。饋線(xiàn)電纜宜銅芯電纜或銅芯電線(xiàn)，三相配電回路應選用五芯電纜，單相配電回路應選用三芯電纜。電動(dòng)汽車(chē)充電設施配電線(xiàn)路宜采用金屬槽盒敷設，當電動(dòng)汽車(chē)充電樁位置帶定時(shí)，金屬槽盒應能到達所有停車(chē)位，以滿(mǎn)足100%預留充電設施條件。

3 充電樁設施的布置原則

電動(dòng)汽車(chē)與充電設備之間應保證安裝距離：充電設備安裝在車(chē)側且不妨礙車(chē)門(mén)開(kāi)啟時(shí)，充電設備外輪（含防撞設施）距電動(dòng)汽車(chē)凈距不應小于0.4m（；妨礙車(chē)門(mén)開(kāi)啟時(shí)，充電設備外輪（含防撞設施）距電動(dòng)汽車(chē)凈距不應小于0.6m；充電設備安裝在車(chē)尾時(shí)，充電設備外輪（含防撞設施）距電動(dòng)汽車(chē)凈距不應小于0.5m。充電設備安裝應預留檢修與操作空間，其檢修操作面與建（構）筑物之間距離不應小于0.8m。其充電設備布置如（圖2）

圖 2 充電1設備布置示意

4 監控及通信

民用建筑電動(dòng)汽車(chē)充電設施監控系統由控制層、間隔層及網(wǎng)絡(luò )設備構成。監控系統較小時(shí)，可根據實(shí)際需要進(jìn)行簡(jiǎn)化?？刂茖幽芴峁┏潆娫O施內各運行系統的人機界面，應實(shí)現相應信息的收集和實(shí)時(shí)顯示、設備的遠方控制、以及數據的存儲、查詢(xún)和統計等，并可與相關(guān)系統通信。間隔層能采集設備運行狀態(tài)及運行數據，上傳至控制層，并接收和執行控制層的控制命令。

5安科瑞充電樁收費運營(yíng)云平臺

5.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營(yíng)云平臺系統通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統的電動(dòng)電動(dòng)自行車(chē)充電站以及各個(gè)充電整法行不間斷地數據采集和監控，實(shí)時(shí)監控充電樁運行狀態(tài)，進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理，交易結算，資要管理、電能管理，明細查詢(xún)等。同時(shí)對充電機過(guò)溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過(guò)壓，欠壓，絕緣低各類(lèi)故障進(jìn)行預警；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶(hù)通過(guò)微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

5.2應用場(chǎng)所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區、實(shí)業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區等充電樁模式的充電基礎設施設計。

5.3系統結構

5.3.1系統分為四層：

1）即數據采集層、網(wǎng)絡(luò )傳輸層、數據中心層和客戶(hù)端層。

2）數據采集層：包括電瓶車(chē)智能充電樁通訊協(xié)議為標準modbus-rtu。電瓶車(chē)智能充電樁用于采集充電回路的電力參數，并進(jìn)行電能計量和保護。

3）網(wǎng)絡(luò )傳輸層：通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò )將數據上傳至搭建好的數據庫服務(wù)器。

4）數據中心層：包含應用服務(wù)器和數據服務(wù)器，應用服務(wù)器部署數據采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站，數據服務(wù)器部署實(shí)時(shí)數據庫、歷史數據庫、基礎數據庫。

5）應客戶(hù)端層：系統管理員可在瀏覽器中訪(fǎng)問(wèn)電瓶車(chē)充電樁收費平臺。終端充電用戶(hù)通過(guò)刷卡掃碼的方式啟動(dòng)充電。

小區充電平臺功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實(shí)時(shí)監控、交易管理、故障管理、統計分析、基礎數據管理等功能，同時(shí)為運維人員提供運維APP，充電用戶(hù)提供充電小程序。

5.4安科瑞充電樁云平臺系統功能

5.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點(diǎn)分布情況，對設備狀態(tài)、設備使用率、充電次數、充電時(shí)長(cháng)、充電金額、充電度數、充電樁故障等進(jìn)行統計顯示，同時(shí)可查看每個(gè)站點(diǎn)的站點(diǎn)信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統一管理小區充電樁，查看設備使用率，合理分配資源。

5.4.2實(shí)時(shí)監控

實(shí)時(shí)監視充電設施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態(tài)、回路狀態(tài)、充電過(guò)程中的充電電量、充電電壓/電流，充電樁告警信息等。

5.4.3交易管理

平臺管理人員可管理充電用戶(hù)賬戶(hù)，對其進(jìn)行賬戶(hù)進(jìn)行充值、退款、凍結、注銷(xiāo)等操作，可查看小區用戶(hù)每日的充電交易詳細信息。

5.4.4故障管理

設備自動(dòng)上報故障信息，平臺管理人員可通過(guò)平臺查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理，同時(shí)運維人員可通過(guò)運維APP收取故障推送，運維人員在運維工作完成后將結果上報。充電用戶(hù)也可通過(guò)充電小程序反饋現場(chǎng)問(wèn)題。

5.4.5統計分析

通過(guò)系統平臺，從充電站點(diǎn)、充電設施、、充電時(shí)間、充電方式等不同角度，查詢(xún)充電交易統計信息、能耗統計信息等。

5.4.6基礎數據管理

在系統平臺建立運營(yíng)商戶(hù)，運營(yíng)商可建立和管理其運營(yíng)所需站點(diǎn)和充電設施，維護充電設施信息、價(jià)格策略、折扣、優(yōu)惠活動(dòng)，同時(shí)可管理在線(xiàn)卡用戶(hù)充值、凍結和解綁。

5.4.7運維APP

面向運維人員使用，可以對站點(diǎn)和充電樁進(jìn)行管理、能夠進(jìn)行故障閉環(huán)處理、查詢(xún)流量卡使用情況、查詢(xún)充電\充值情況，進(jìn)行遠程參數設置，同時(shí)可接收故障推送

5.4.8充電小程序

面向充電用戶(hù)使用，可查看附近空閑設備，主要包含掃碼充電、賬戶(hù)充值，充電卡綁定、交易查詢(xún)、故障申訴等功能。

5.5系統硬件配置

6結語(yǔ)

為了我國汽車(chē)能源結構的轉變，應普及電動(dòng)汽車(chē)充電設備的建設。未來(lái)幾年電動(dòng)汽車(chē)充電設施的設計仍會(huì )是電氣設計師們關(guān)注的重點(diǎn)。地下車(chē)庫電動(dòng)汽車(chē)充電設施的電氣設計，應結合當地相關(guān)規定設置配套的充電樁。電氣設計師應立足規范，收集相關(guān)數據，密切跟蹤新產(chǎn)品及技術(shù)的發(fā)展，不斷優(yōu)化調整設計方案，做到經(jīng)濟合理。

參考文獻

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