某住宅小区地下车库安科瑞的新能源汽车充电桩的配电设计与应用方案

摘要：

文中以某住宅小区建设工程为例,重点研究了住宅小区地下车库新能源汽车充电桩配电设计,从位置设置、安装方式选择、配电箱设置、配电箱回路设置、供配电系统设计等方面展开分析,提出了民用建筑充电桩设计的科学建议,为新能源充电桩的推广应用提供参考。

关键词:住宅小区;新能源汽车充电桩;交流;直流充电桩;配电系统

1引言

新能源汽车的产业发展与推广应用,已是大势所趋,新能源汽车已经成为未来汽车发展的必然方向。近年来，世界上主要汽车生产国都将发展新能源汽车作为了提高产业竞争能力、保持社会经济可持续发展的重大举措。当前,我国新能源汽车产业正加速发展,而充电桩建设缓慢滞后,已经严重制约新能源汽车的发展。政策方面《国务院办公厅关于加快新能源汽车推广应用的指导意见》,提出对住宅居住地、驻车停车位配建充电设施为主,城市公共停车位配建充电设施为辅的要求。及《省人民政府关于加快新能源汽车推广应用八条措施》,提出“加快我省新能源汽车(含纯电动汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池汽车)推广应用，要求城市新建小区和公用停车场按不低于20%的比例规划和配置充换电设施。因此在今后在居住小区地下车库电气设计时,应增加新能源汽车充电桩的配电系统设计。

2常见充电桩分类

新能源汽车充电桩是为各类电动汽车提供充电的装置。电动汽车电池将要耗尽时,通过充电桩为汽车电池进行充电。其中，安全与高效是对新能源汽车充电桩最重要的要求。常见充电桩分类如下：

(1)立式充电桩和壁挂充电桩(按安装条件分类)。

(2)公共充电桩、专用充电桩和自用充电桩(按服务对象分类)

(3)室内充电桩和室外充电桩(按安装地点分类)。

(4)一桩一充充电桩和一桩多充充电桩(按充电口数量)

(5)交流充电桩和直流充电桩(充电类型)。

直流新能源汽车充电桩,由交流电网供电,动汽车动力电池提供直流电源的供电装置。直流充电输出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的快速充电。

交流新能源汽车充电桩,由交流电网供电,为电动汽车车载充电机提供交流电源的供电装置。与直流充电桩不同的是,交流充电桩需连接车载充电机为电动汽车充电。

在住宅小区内地下室设计主要采用:自用一桩一充交流充电桩。本文将以交流充电桩为例介绍住宅小区地下室充电桩的配电系统设计。

3自用或家用充电桩技术参数

充电桩由桩体、电气模块、计量模块等部分组成。充电桩基本功能为供电或充电、计量和通信,扩展功能为计费。交流充电桩电气技术要求:

3.1 电源要求

(1)输入电压:单相 220V;

(2)输出功率:单相 220V/5-7kW;

(3)频率:50Hz±2Hz;

(4)允许电压波动范围为:单相220V±15%。

3.2 电气要求

(1)插头与插座正确连接确认成功后,带负载可分合电路方可闭合,实现对插座的供电;

(2)漏电保护装置应安装在供电电缆进线侧;

(3)低压配电设备及线路的保护应满足《低压配电设计规范》(GB50054-2011)中的相关规定。

3.3 安全防护功能

(1)交流充电桩应具备急停开关,可通过手动或远方通信的方式紧急停止充电:

(2)交流充电桩应具备输出侧的漏电保护功能:

(3)交流充电桩应具备输出侧过流和短路保护功能;

(4)交流充电桩应具有阻燃功能

3.4 IP防护等级

交流充电桩应遵守IP54(在室外),并配置必要的防雨、防晒装置。

3.5 三防(防潮湿,防霉变,防盐雾)保护

充电机内印刷线路板、接插件等电路应进行防潮湿、防霉变、防盐雾处理,其中防盐雾腐蚀能力满足《电工电子产品自然环境条件尘、沙、盐雾》(GB/T4797.6-2013)中表9的要求,使充电机能在室外潮湿、含盐雾的环境下正常运行。

4充电桩的配电设计

住宅车库充电站内汽车充电总控箱主要对充电站电力线路和充电桩等电力设备进行供电及提供线路保护。在充电总控箱内安装断路器用以保护充电站配电系统线路设备的安全可靠运行。当充电系统电路发生过压、欠压、过载、漏电、短路、接地故障等情况时断路器迅速动作以切断电路,隔离电路受损部分,使电路中其他部件免受损害。保证充电桩的安全可靠。

充电站不应设在有爆炸危险环境场所的正上方或正下方、不应设在有剧烈振动或高温的场所。不宜设在多尘、水雾或有腐蚀性气体的场所，当无法远离时，不应设在上述场所风向的下风侧。充电站不应设在厕所、浴室等潮湿场所的正下方及贴邻。不应设在室外地势低洼易产生积水的场所和易发生次生灾害的地点。还应考虑当地供电部门对变配电房设置的具体要求。另充电站应预留一定的备用场地以备扩展需求。

充电桩安装垂直倾斜度不超过5%;设备安装地点不得有爆炸危险介质，周围介质不含有腐蚀金属和破坏绝缘的有害气体及导电介质。

以设计某住宅小区地下室为例,按防火分区配置充电桩配电系统。单独防火分区内汽车停车位总数为100辆(共8个防火分区,每个防火分区设一台充电总控箱),根据《福建省人民政府关于加快新能源汽车推广应用八条措施》城市新建小区和公用停车场按不低于20%的比例规划和配置充换电设施。则该防火分区需配置20个充换电设施,并考虑一定余量。

5应用方案

图1 有序充电管理系统示意图

图2 平台结构图

充电运营管理平台是基于物联网和大数据技术的充电设施管理系统，可以实现对充电桩的监控、调度和管理，提高充电桩的利用率和充电效率，提升用户的充电体验和服务质量。用户可以通过APP或小程序提前预约充电，避免在充电站排队等待的情况，同时也能为充电站提供更准确的充电需求数据，方便后续的调度和管理。通过平台可对充电桩的功率、电压、电流等参数进行实时监控，及时发现和处理充电桩故障和异常情况对充电桩的功率进行控制和管理，确保充电桩在合理的功率范围内充电，避免对电网造成过大的负荷。

6安科瑞充电桩云平台具体功能

平台除了对充电桩的监控外，还对充电站的光伏发电系统、储能系统以及供电系统进行集中监控和统一协调管理，提高充电站的运行可靠性，降低运营成本，平台系统架构如图3所示。

图3 充电桩运营管理平台系统架构

大屏显示：展示充电站设备统计、使用率排行、运营统计图表、节碳量统计等数据。

图4 大屏展示界面

站点监控：显示设备实时状态、设备列表、设备日志、设备状态统计等功能。

图5 站点监控界面

设备监控：显示设备实时信息、配套设备状态、设备实时曲线、关联订单信息、充电功率曲线等。

图6 设备监控界面

运营趋势统计：显示运营信息查询、站点对比曲线、日月年报表、站点对比列表等功能。

图7 运营趋势界面

收益查询：提供收益汇总、实际收益报表、收益变化曲线、支付方式占比等功能。

图8 收益查询界面

故障分析：提供故障汇总、故障状态饼图、故障趋势分析、故障类型饼图等功能。

图9 故障分析界面

订单记录：提供实时/历史订单查询、订单终止、订单详情、订单导出、运营商应收信息、充电明细、交易流水查询、充值余额明细等功能。

图10 订单查询界面

7产品选型

安科瑞为广大用户提供慢充和快充两种充电方式，便携式、壁挂式、落地式等多种类型的充电桩，包含智能7kw/21kw交流充电桩，30kw直流充电桩，60kw/80kw/120kw/180kw直流一体式充电桩来满足新能源汽车行业快速、经济、智能运营管理的市场需求。实现对动力电池快速、高效、安全、合理的电量补给，同时为提高公共充电桩的效率和实用性，具有有智能监测：充电桩智能控制器对充电桩具备测量、控制与保护的功能；智能计量：输出配置智能电能表，进行充电计量，具备完善的通信功能；云平台：具备连接云平台的功能，可以实现实时监控，财务报表分析等等；远程升级：具备完善的通讯功能，可远程对设备软件进行升级；保护功能：具备防雷保护、过载保护、短路保护，漏电保护和接地保护等功能；适配车型：满足国标充电接口，适配所有符合国标的电动汽车，适应不同车型的不同功率。下面是具体产品的型号和技术参数。