汽车充电桩现场检测技术研究探讨

(整期优先)网络出版时间:2020-11-02
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汽车充电桩现场检测技术研究探讨

王丽娟 于静

国网新疆电力有限公司营销服务中心(资金集约中心、计量中心) 新疆维吾尔自治区 乌鲁木齐市 830000

摘要:充电桩是一类专门用于给电动汽车充电的电气设备,随着电动汽车的推广普及,已逐渐成为日常生活中较为常见的电气产品。尽管充电桩拥有多重安全保障措施,但在役公共充电桩依然是发生安全事故较多的产品之一,尤其在用电环境恶劣的地方,触电和起火事故时有发生,近年来,相关伤害案例时有报道。基于此,本文主要探讨了汽车充电桩现场检测技术。

关键词:电动汽车;充电桩;现场检测;检测方法

引言

随着新能源电动汽车产业不断发展,续航能力不断提升,充电桩技术也将向大功率、智能化、无线充电等方向发展,确保充电安全仍然是首要任务。相关国家标准要求将更加严格,充电桩测试难度会不断增加,测试技术也会得到长足的发展。未来的智能化的充电桩自动测试系统,可以利用大数据分析和互联网等技术,搭建云平台管理测试数据,建立数学模型,对充电桩状态做出风险评估,对充电桩寿命做出有效预测。

1充电桩检测研究现状

在国内新能源汽车产业发展的初期,相关标准不够完善,充电桩测试内容较少,包括稳压、稳流、输出误差测试等功能性测试,主要采用人工检测方式。随着充电桩相关国家标准不断更新完善,充电桩测试内容增多、精度要求更高、测试难度增大。目前,国内一些检测机构,比如国家电网检测机构主要还是依靠人工检测方式,利用示波器、功率分析仪、大功率负载等仪器搭建测试平台,采集充电过程中的关键参数,通过肉眼观测各个仪器的测试数据,再与标准要求比对,得出测试结果。人工检测方式可以检测充电桩部分功能性指标,但耗时长,效率低,肉眼观测引入的主观误差较大,难以满足新标准测试项目的要求。此外,国内一些充电桩生产企业需要对大批量的充电桩进行出厂检测,他们往往采用系统集成式的自动测试系统。比如中茂公司推出的Model8000充电桩自动测试系统,能够快速检测充电桩的电气性能、通信协议一致性和互操作性内容,自动生成测试结果报表,满足大批量充电桩快速测试的要求,提高测试效率。然而,Model8000充电桩自动测试系统价格昂贵,部分测试仪器利用率低,体积庞大,仅适用于研发实验室和生产线等室内环境。

2充电桩系统的组成

2.1数据通讯

它主要包括CAN总线通信协议的配置和解释等内容。由于整个数据传输都是通过CAN总线进行的,因此协议是否合理与项目通信的质量和传输效率有关。处理通讯协议时,可以批量上传电池数据,每批数据用唯一的ID进行表示。CAN是一条共享的广播总线(也就是说,任何节点都可以接收和传输信息),并支持高达1Mbps的数据速率。在1Mbps的速度下,CAN总线的距离接近30m,在10kbps的速度下,最长可达6km。该充电桩监测系统的设计速度为250Kbps,所有错误检测、错误纠正、发送和接收都是通过CAN控制器的硬件完成的,而CAN总线网络的建立主要负责相应设备协议的开发,并分析程序。

2.2采集工作站

收集工作站可以在监视过程中充当通信服务器,收集的数据可以直接发送到本地实时数据库和数据库服务器,并且历史数据也可以根据需要存储在本地。

2.3数据服务器

安装用于历史数据管理的通用商业软件SQLSERVER,并安装实时数据库。历史数据库的DBI界面提供了一个快速访问界面,可以方便地查询数据。

3充电桩安全现状

3.1电击防护

依据JB/T5777.4-2000,直流电源设备内任意应接地的点至总接地之间的电阻应不大于0.1Ω,而充电桩外壳与地间的接触电阻大于标准限值0.1Ω(如图1),主要原因是接触螺钉严重生锈或松脱,导致电阻变大,进而影响外壳的电击防护能力,人体在触摸样品外壳时容易导致触电风险。

3.2带电部件直接接触

充电枪由于长期使用,或者车主暴力使用,导致带电部件的防护脱落,接触尖锐物体之后可能带电部件就会裸露,对使用者造成触电风险。3.3绝缘性能由于充电桩样品属于高电压类产品,如果充电桩绝缘性能不合格,容易因为静电、雷击、交叉电流影响等因素,导致充电桩被击穿或者闪络现象,就会导致人体与高压带电部件直接接触,造成触电风险。绝缘性能不合格的现象是直流充电桩样品在试验电压1000V下绝缘电阻小于10MΩ。

3.3运营性安全风险

由于运营商管理不规范导致的安全风险有充电区域电动自行车随意停放、洗车、地面积水、充电枪随意扔到地面、无消防设施、无防撞设施、充电终端外壳破损、内部进线口未密封(防止虫鼠进入造成短路)等。

4汽车充电桩现场检测技术

4.1对外观与结构的检查

保证充电桩外壳和外表面的铭牌状态良好,还要按照规定在相关位置做好安全标志的设置,并且要求充电桩具备相应防护的等级,不存在严重的锈蚀或者积尘等情况。对充电桩电源的要求、环境的条件、电击的防护以及电气的间隙等都要实施检查,根据相应检测的报告来对充电桩标志做好合理配置,且要求标识牌上面的文字和符号要保证具有良好清晰度。

4.2对指示灯和指示器的检查

在对指示灯以及指示器检查中,要保障它们能够正常的工作,一般充电桩包括运行灯、故障灯和充电的指示灯,充电桩在相应的运行状态,则相对应的指示灯或者指示器就会亮或闪烁。在充电桩处在通电运行的状态,则运行灯会亮;在充电桩进入到充电的状态,则运行灯以及充电的指示灯会亮;在充电桩完成充电后,则运行灯会亮,而充电的指示灯会灭;在充电桩发生过压或者过流的故障中,则运行灯会亮而故障灯会闪烁。

5国内电动汽车充电设施发展状况

5.1国内现状充电设施规模

随着我国新能源汽车的大规模普及和优惠政策的升级调整,国内充电桩产业发展迅猛,规模稳态攀升。其中,2016年全国公共充电桩保有量增速达158.3%。根据中国电动充电基础设施促进联盟统计,截至2019年底,全国充电基础设施规模达121.9万台,同比增长50.8%,新能源汽车累计销量达420万辆,车桩比达到3.4∶1。公共类充电桩方面,全国保有量达到51.6万台,其中,交流充电桩30.1万台、直流充电桩21.5万台、交直流一体充电桩488台。

5.2存在主要问题

(1)现状充电设施总体规模不足,设施短缺压力大。以深圳市为例,通过前期大力建设临时新能源公交场站,公交充电设施与纯电动公交车辆的充电需求基本匹配,但随着纯电动出租、物流及私家车规模的增长,其充电桩缺口逐步加大。由于充电设施短缺,高峰期出租车充电排队时间长(近1h),充电难这个问题突出。(2)充电设施布局不均衡,充电不便捷现象普遍。目前我国公用充电桩数量偏少,私人充电桩数量甚至已超过公用充电桩。市场上充电设施布局严重不均衡,除去家用私人充电桩配置,以及大部分商场、写字楼等地均配备有公共充电桩,但部分充电桩被传统燃油车占位,导致车辆充电不便捷,充电桩资源利用率降低。(3)充电设施占用临时用地比例高,缺乏稳定性和持久性。目前国内充电站大多利用临时租赁场地建设,到期续期难、片区开发建设面临拆除压力等导致充电设施稳定性较差,难以满足长期稳定运营需求。

结束语:

目前,电动汽车的市场发展和推广应用中,相关的充电桩是充电站建设中的重要组成部分,因为其负载特点是非线性,因此在投入和使用中会产生相应的谐波问题,对于电能质量会产生一定影响,这对于电网也势必会带来影响,所以,需要针对电动汽车充电桩检测技术进行分析。

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