摘要：

文中以某住宅小區(qū)建設(shè)工程為例,重點(diǎn)研究了住宅小區(qū)地下車庫新能源汽車充電樁配電設(shè)計(jì),從位置設(shè)置、安裝方式選擇、配電箱設(shè)置、配電箱回路設(shè)置、供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面展開分析,提出了民用建筑充電樁設(shè)計(jì)的科學(xué)建議,為新能源充電樁的推廣應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞:住宅小區(qū);新能源汽車充電樁;交流;直流充電樁;配電系統(tǒng)

1引言

新能源汽車的產(chǎn)業(yè)發(fā)展與推廣應(yīng)用,已是大勢(shì)所趨,新能源汽車已經(jīng)成為未來汽車發(fā)展的必然方向。近年來，世界上主要汽車生產(chǎn)國(guó)都將發(fā)展新能源汽車作為了提高產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力、保持社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重大舉措。當(dāng)前,我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)正加速發(fā)展,而充電樁建設(shè)緩慢滯后,已經(jīng)嚴(yán)重制約新能源汽車的發(fā)展。政策方面《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于加快新能源汽車推廣應(yīng)用的指導(dǎo)意見》,提出對(duì)住宅居住地、駐車停車位配建充電設(shè)施為主,城市公共停車位配建充電設(shè)施為輔的要求。及《省人民政府關(guān)于加快新能源汽車推廣應(yīng)用八條措施》,提出“加快我省新能源汽車(含純電動(dòng)汽車、插電式混合動(dòng)力汽車和燃料電池汽車)推廣應(yīng)用，要求城市新建小區(qū)和公用停車場(chǎng)按不低于20%的比例規(guī)劃和配置充換電設(shè)施。因此在今后在居住小區(qū)地下車庫電氣設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)增加新能源汽車充電樁的配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

2常見充電樁分類

新能源汽車充電樁是為各類電動(dòng)汽車提供充電的裝置。電動(dòng)汽車電池將要耗盡時(shí),通過充電樁為汽車電池進(jìn)行充電。其中，安全與高效是對(duì)新能源汽車充電樁最重要的要求。常見充電樁分類如下：

(1)立式充電樁和壁掛充電樁(按安裝條件分類)。

(2)公共充電樁、專用充電樁和自用充電樁(按服務(wù)對(duì)象分類)

(3)室內(nèi)充電樁和室外充電樁(按安裝地點(diǎn)分類)。

(4)一樁一充充電樁和一樁多充充電樁(按充電口數(shù)量)

(5)交流充電樁和直流充電樁(充電類型)。

直流新能源汽車充電樁,由交流電網(wǎng)供電,動(dòng)汽車動(dòng)力電池提供直流電源的供電裝置。直流充電輸出電壓和電流調(diào)整范圍較大的直流電，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池的快速充電。

交流新能源汽車充電樁,由交流電網(wǎng)供電,為電動(dòng)汽車車載充電機(jī)提供交流電源的供電裝置。與直流充電樁不同的是,交流充電樁需連接車載充電機(jī)為電動(dòng)汽車充電。

在住宅小區(qū)內(nèi)地下室設(shè)計(jì)主要采用:自用一樁一充交流充電樁。本文將以交流充電樁為例介紹住宅小區(qū)地下室充電樁的配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

3自用或家用充電樁技術(shù)參數(shù)

充電樁由樁體、電氣模塊、計(jì)量模塊等部分組成。充電樁基本功能為供電或充電、計(jì)量和通信,擴(kuò)展功能為計(jì)費(fèi)。交流充電樁電氣技術(shù)要求:

3.1 電源要求

(1)輸入電壓:單相 220V;

(2)輸出功率:單相 220V/5-7kW;

(3)頻率:50Hz±2Hz;

(4)允許電壓波動(dòng)范圍為:單相220V±15%。

3.2 電氣要求

(1)插頭與插座正確連接確認(rèn)成功后,帶負(fù)載可分合電路方可閉合,實(shí)現(xiàn)對(duì)插座的供電;

(2)漏電保護(hù)裝置應(yīng)安裝在供電電纜進(jìn)線側(cè);

(3)低壓配電設(shè)備及線路的保護(hù)應(yīng)滿足《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50054-2011)中的相關(guān)規(guī)定。

3.3 安全防護(hù)功能

(1)交流充電樁應(yīng)具備急停開關(guān),可通過手動(dòng)或遠(yuǎn)方通信的方式緊急停止充電:

(2)交流充電樁應(yīng)具備輸出側(cè)的漏電保護(hù)功能:

(3)交流充電樁應(yīng)具備輸出側(cè)過流和短路保護(hù)功能;

(4)交流充電樁應(yīng)具有阻燃功能

3.4 IP防護(hù)等級(jí)

交流充電樁應(yīng)遵守IP54(在室外),并配置必要的防雨、防曬裝置。

3.5 三防(防潮濕,防霉變,防鹽霧)保護(hù)

充電機(jī)內(nèi)印刷線路板、接插件等電路應(yīng)進(jìn)行防潮濕、防霉變、防鹽霧處理,其中防鹽霧腐蝕能力滿足《電工電子產(chǎn)品自然環(huán)境條件塵、沙、鹽霧》(GB/T4797.6-2013)中表9的要求,使充電機(jī)能在室外潮濕、含鹽霧的環(huán)境下正常運(yùn)行。

4充電樁的配電設(shè)計(jì)

住宅車庫充電站內(nèi)汽車充電總控箱主要對(duì)充電站電力線路和充電樁等電力設(shè)備進(jìn)行供電及提供線路保護(hù)。在充電總控箱內(nèi)安裝斷路器用以保護(hù)充電站配電系統(tǒng)線路設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。當(dāng)充電系統(tǒng)電路發(fā)生過壓、欠壓、過載、漏電、短路、接地故障等情況時(shí)斷路器迅速動(dòng)作以切斷電路,隔離電路受損部分,使電路中其他部件免受損害。保證充電樁的安全可靠。

充電站不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險(xiǎn)環(huán)境場(chǎng)所的正上方或正下方、不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動(dòng)或高溫的場(chǎng)所。不宜設(shè)在多塵、水霧或有腐蝕性氣體的場(chǎng)所，當(dāng)無法遠(yuǎn)離時(shí)，不應(yīng)設(shè)在上述場(chǎng)所風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)。充電站不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室等潮濕場(chǎng)所的正下方及貼鄰。不應(yīng)設(shè)在室外地勢(shì)低洼易產(chǎn)生積水的場(chǎng)所和易發(fā)生次生災(zāi)害的地點(diǎn)。還應(yīng)考慮當(dāng)?shù)毓╇姴块T對(duì)變配電房設(shè)置的具體要求。另充電站應(yīng)預(yù)留一定的備用場(chǎng)地以備擴(kuò)展需求。

充電樁安裝垂直傾斜度不超過5%;設(shè)備安裝地點(diǎn)不得有爆炸危險(xiǎn)介質(zhì)，周圍介質(zhì)不含有腐蝕金屬和破壞絕緣的有害氣體及導(dǎo)電介質(zhì)。

以設(shè)計(jì)某住宅小區(qū)地下室為例,按防火分區(qū)配置充電樁配電系統(tǒng)。單獨(dú)防火分區(qū)內(nèi)汽車停車位總數(shù)為100輛(共8個(gè)防火分區(qū),每個(gè)防火分區(qū)設(shè)一臺(tái)充電總控箱),根據(jù)《福建省人民政府關(guān)于加快新能源汽車推廣應(yīng)用八條措施》城市新建小區(qū)和公用停車場(chǎng)按不低于20%的比例規(guī)劃和配置充換電設(shè)施。則該防火分區(qū)需配置20個(gè)充換電設(shè)施,并考慮一定余量。

5應(yīng)用方案

圖1 有序充電管理系統(tǒng)示意圖

圖2 平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖

充電運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)是基于物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的充電設(shè)施管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)充電樁的監(jiān)控、調(diào)度和管理，提高充電樁的利用率和充電效率，提升用戶的充電體驗(yàn)和服務(wù)質(zhì)量。用戶可以通過APP或小程序提前預(yù)約充電，避免在充電站排隊(duì)等待的情況，同時(shí)也能為充電站提供更準(zhǔn)確的充電需求數(shù)據(jù)，方便后續(xù)的調(diào)度和管理。通過平臺(tái)可對(duì)充電樁的功率、電壓、電流等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理充電樁故障和異常情況對(duì)充電樁的功率進(jìn)行控制和管理，確保充電樁在合理的功率范圍內(nèi)充電，避免對(duì)電網(wǎng)造成過大的負(fù)荷。

6安科瑞充電樁云平臺(tái)具體功能

平臺(tái)除了對(duì)充電樁的監(jiān)控外，還對(duì)充電站的光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及供電系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控和統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理，提高充電站的運(yùn)行可靠性，降低運(yùn)營(yíng)成本，平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 充電樁運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)

大屏顯示：展示充電站設(shè)備統(tǒng)計(jì)、使用率排行、運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)圖表、節(jié)碳量統(tǒng)計(jì)等數(shù)據(jù)。

圖4 大屏展示界面

站點(diǎn)監(jiān)控：顯示設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)、設(shè)備列表、設(shè)備日志、設(shè)備狀態(tài)統(tǒng)計(jì)等功能。

圖5 站點(diǎn)監(jiān)控界面

設(shè)備監(jiān)控：顯示設(shè)備實(shí)時(shí)信息、配套設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備實(shí)時(shí)曲線、關(guān)聯(lián)訂單信息、充電功率曲線等。

圖6 設(shè)備監(jiān)控界面

運(yùn)營(yíng)趨勢(shì)統(tǒng)計(jì)：顯示運(yùn)營(yíng)信息查詢、站點(diǎn)對(duì)比曲線、日月年報(bào)表、站點(diǎn)對(duì)比列表等功能。

圖7 運(yùn)營(yíng)趨勢(shì)界面

收益查詢：提供收益匯總、實(shí)際收益報(bào)表、收益變化曲線、支付方式占比等功能。

圖8 收益查詢界面

故障分析：提供故障匯總、故障狀態(tài)餅圖、故障趨勢(shì)分析、故障類型餅圖等功能。

圖9 故障分析界面

訂單記錄：提供實(shí)時(shí)/歷史訂單查詢、訂單終止、訂單詳情、訂單導(dǎo)出、運(yùn)營(yíng)商應(yīng)收信息、充電明細(xì)、交易流水查詢、充值余額明細(xì)等功能。

圖10 訂單查詢界面

7產(chǎn)品選型

安科瑞為廣大用戶提供慢充和快充兩種充電方式，便攜式、壁掛式、落地式等多種類型的充電樁，包含智能7kw/21kw交流充電樁，30kw直流充電樁，60kw/80kw/120kw/180kw直流一體式充電樁來滿足新能源汽車行業(yè)快速、經(jīng)濟(jì)、智能運(yùn)營(yíng)管理的市場(chǎng)需求。實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力電池快速、高效、安全、合理的電量補(bǔ)給，同時(shí)為提高公共充電樁的效率和實(shí)用性，具有有智能監(jiān)測(cè)：充電樁智能控制器對(duì)充電樁具備測(cè)量、控制與保護(hù)的功能；智能計(jì)量：輸出配置智能電能表，進(jìn)行充電計(jì)量，具備完善的通信功能；云平臺(tái)：具備連接云平臺(tái)的功能，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，財(cái)務(wù)報(bào)表分析等等；遠(yuǎn)程升級(jí)：具備完善的通訊功能，可遠(yuǎn)程對(duì)設(shè)備軟件進(jìn)行升級(jí)；保護(hù)功能：具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)，漏電保護(hù)和接地保護(hù)等功能；適配車型：滿足國(guó)標(biāo)充電接口，適配所有符合國(guó)標(biāo)的電動(dòng)汽車，適應(yīng)不同車型的不同功率。下面是具體產(chǎn)品的型號(hào)和技術(shù)參數(shù)。

9總結(jié)

在住宅小區(qū)內(nèi)地下室新能源汽車充電樁系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中,確定的方案應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理,可靠性高。要嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)要求,各專業(yè)密切配合,選用適合地下工程環(huán)境需要的環(huán)保產(chǎn)品。充電站和充電樁設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、負(fù)荷等級(jí)、設(shè)備容量、站址環(huán)境和節(jié)能環(huán)保等因素,合理確定設(shè)計(jì)方案。