新能源汽车充电设施的电气设计与实施探索

新能源汽车充电设施的电气设计与实施探索

孙桂卿1董士安2

（1.山东国能电力设计有限公司山东济南250000；2.山东国研电力股份有限公司山东济南250000）

摘要：新能源电动汽车是一种以电为驱动力的汽车，它是一种新型的无污染、零排放的新型绿色交通工具。为此，我国政府以及相关企业也已经认识到节能减排的重要性，特别是对于汽车企业来说，汽车技术未来发展的方向主要集中在节能与减排这两个方面。但是在发展电动汽车的过程中，由于充电配套设施及充电桩建设不完善，就在一定程度上严重制约了新能源汽车的发展。因此，本文对新能源汽车充电设施的电气设计与实施进行认真的分析与研究，并提出了几条合理化建议。

关键词：新能源汽车充电设施；电气设计；实施探索

引言

在我国现阶段，新能源电动汽车的普遍应用以及大范围的推广不仅可以在一定程度上缓解能源危机和气候变暖的问题，而且也有利于生态环境的保护，减少大气污染。新能源电电动汽车可以有效实现低碳环保，充分利用可再生能源的目标。

1新能源汽车充电设施规划阶段的划分

（1）示范阶段。示范阶段具体是指新能源电动汽车技术的应用还没有完全成熟，新能源电动汽车的可持续发展的市场机制还没有正式形成。目前，我国的新能源电动汽车在汽车市场的整体中所占的比例比较低，并且相关政府部门主要扶持的车辆数量较少，例如，垃圾清运车以及电力工程车等。另一方面，电动汽车的行驶范围是有一定的限制的，其一般范围是在面积较小的制定区域以及指定的路线。（2）公益阶段。公益阶段的新能源电动汽车技术取得了非常大的进步与发展。但是本阶段新能源汽车的技术水平还处于比较低的阶段，并且由于一次额隐约存在的安全隐患使得新能源电动汽车的发展进入了瓶颈期。公益阶段的新能源汽车的销量在汽车行业的整体销售中依旧占有较小的比例，并且其经济性不是很高。该阶段的新能源电动汽车的发展模式主要是以政府专项补贴以及政府的宣传与引导为主，并把电动汽车技术的应用范围扩大到电动公交车、大型企事业单位的公用车和班车以及一少部分的社会车辆。（3）商业运营阶段。商业运营阶段的新能源电动汽车技术基本上已经进入了成熟阶段，新能源电动汽车的销售量也已经达到了一定规模，并且该类汽车的种类也越来月多样，其实用性也越来越强。例如，公交电动汽车。垃圾清运车以及大型企事业单位用车，其中包括一些社会上的出租车以及私家车量，这些都会产生较大的充电需求。商业运营阶段新能源电动汽车的经济性在一定程度上已经超越了燃油汽车思维经济性，该阶段的电动汽车的发展模式主要以市场的驱动为主。

2新能源汽车充电设备及选型

2.1设备分类及主要技术特点

民用建筑电气设计中，新能源汽车充电桩主要分为快充和慢充两种。快充型充电桩即直流充电桩，充电桩内置整流设备，能直接为新能源汽车的蓄电池提供直流电能。直流快充桩输入为３８０Ｖ交流电源，不同生产厂家的设备最大输出功率从２２kＷ到２２０ＫＷ不等。高端进口品牌的直流快充桩相对输出电流、电压变化范围较宽，对不同类型的电动汽车配适性更强。直流充电桩以立柱式落地安装为主。慢充型充电桩即交流充电桩，输入为单相交流电，输出也为交流电，需通过配适的微型车载充电机向汽车蓄电池供电。具体又分为家庭型慢充桩和公用型慢充桩两种。家庭型慢充桩输出功率较低，仅为２～２．８ＫＷ左右，充电时间偏长，即使为低续航里程、小电池容量的北汽ｅ１５０ｅｖ充电，至少也要１２小时才能充满。但家庭型慢充桩投资低，很多新能源汽车又有购车赠壁挂式充电桩的业务，故深受房地产开发商的欢迎。在笔者设计的某住宅项目中，建设方要求按家庭型交流慢充桩设计。相关管线仅施工至壁挂式充电桩前端，在底边距地１．５米处预埋拉线盒，ＷＤ－ＺＢＹＪ型电线末端采用电工胶布包裹待用，验收交付时用底盒盖板遮挡。壁挂式充电桩由设备厂家后期再行安装调试。该方法获得了当地规划、质检、节能等部门的认可并通过了各项验收。公用型慢充桩输出功率相对略大一些，一般在５～７．５ＫＷ左右，输出电流３２Ａ，常规充满时间也大于６小时。

2.2新能源汽车充电桩的选型

目前部分国产家用新能源汽车续航里程在１６０ｋｍ以下，蓄电池容量低于２０ｋｗｈ。部分城市由于汽车限购的原因，此类新能源汽车也拥有一定的市场占有量。该类新能源汽车随车另配有微型车载充电机，不配备直流快速充电接口。

3建筑电气相关设计

（1）供配电。供配电应该根据当地政府的相关要求对充电设施在总停车位所占的比例进行用电容量的估算，制定出合理的供电方案应该向当地的供电部门进行申请，并得到有效的批复与支持。由于充电设施不包括在住宅小区专用的公共电力容量之内，因此，也不会对住宅小区的用电容量造成不利的影响。在配供电的原则上，由于原有的设施已经不能够满足容量的需求，从而就应该适当的增加电力的容量。另一方面，低压配电设备和线路的保护措施一定要符合GB50054—2011中的相关要求，剩余电流保护装置要合理的安装在供电电缆进线侧，同时要在充电桩进线端添置相应的防雷器。（2）线路敷设建议。进行线路敷设时，在室外的停车区域内，应该选择恰当的位置提前留下户外配电箱，同时在把电分配到各个充电桩当中。如果应用的方式是地面充电桩，就应该把充电桩布置在一个接近充电区域的位置，方便给电动汽车进行充电。与此同时，为了满足电动汽车的充电设施安装空间，充电设备外部的轮廓与充电位置边缘之间的净距离值应该不小于0.5m的安全距离，以确保使用的安全。要严格的对地下车库电动汽车停车场进行详细的规划。并采用合理的树干式配电方式，或者是放射式配电方式，明确线路路由以及预留专业电缆桥架，为物业公司以及电力公司日后的施工与安装工作提供一定的便利。（3）电动汽车充电设施的建设实施。智能电网建设中重要的一部分内容就是电动汽车充电设施的建设，根据我们国家电网公司，（2009）902号文件（国家电网智能化规划编制大纲）的内容中具体指出：2009年-2010年为智能电网的试点阶段；2011年-2015年之间是我国智能电网的全面建设阶段，直到2015年为止，在智能电网上才能基本上建成与统一，其相关重要的技术与先进的装备也能够达到国际领先的水准。另一方面有指出2016-2020年期间是智能电网得以发展与完善的阶段。（4）安防。科学、专业的安防设施在电动汽车的预警、控制、服务以及取证方面都有十分重要的作用。电动汽车充电站监控系统最重要的一部分就是充电桩以及充电站安防监测。要想有效落实安防工作，就要做好以下工作：首先，要对进入充电区的车辆以及人员进行实时的监控与优质的并服务；其次，工作人员要认真检测以及记录好配电室、监控室、电池更换操作间以及休息室温度与湿度的相关信息数据；最后通过科学先进的手段对分布式充电桩的工作状态进行实时的监控，并及时向相关部门反映异常的情况，使其得到有效的解决。除此之外，安防工作也可以对火灾情况以及非法闯入的行为进行分析与判断，并及时报警。

结束语

新能源汽车的普及和发展离不开充电设施的建设。充电设施的电气设计工作在未来几年仍会是设计师们关注的焦点。电气设计师应立足规范，积极跟上新政策的步伐，收集相关数据，提升设计水平。希望以上的分析和总结，能对今后新能源汽车充电设施的设计有所帮助。

参考文献：

[1]赵军.城市电动汽车充电设施规划研究与应用[D].福建农林大学，2017.

[2]肖湘琴.中兴新能源汽车充电设施的营销战略研究[D].湖南农业大学，2016.

[3]王妍斐.BJ市充电桩市场化经济分析[D].北京交通大学，2016.