摘要：

文中以某住宅小區建設工程為例,重點研究了住宅小區地下車庫新能源汽車充電樁配電設計,從位置設置、安裝方式選擇、配電箱設置、配電箱回路設置、供配電系統設計等方面展開分析,提出了民用建筑充電樁設計的科學建議,為新能源充電樁的推廣應用提供參考。

關鍵詞:住宅小區;新能源汽車充電樁;交流;直流充電樁;配電系統

1引言

新能源汽車的產業發展與推廣應用,已是大勢所趨,新能源汽車已經成為未來汽車發展的必然方向。近年來，世界上主要汽車生產國都將發展新能源汽車作為了提高產業競爭能力、保持社會經濟可持續發展的重大舉措。當前,我國新能源汽車產業正加速發展,而充電樁建設緩慢滯后,已經嚴重制約新能源汽車的發展。政策方面《國務院辦公廳關于加快新能源汽車推廣應用的指導意見》,提出對住宅居住地、駐車停車位配建充電設施為主,城市公共停車位配建充電設施為輔的要求。及《省人民政府關于加快新能源汽車推廣應用八條措施》,提出“加快我省新能源汽車(含純電動汽車、插電式混合動力汽車和燃料電池汽車)推廣應用，要求城市新建小區和公用停車場按不低于20%的比例規劃和配置充換電設施。因此在今后在居住小區地下車庫電氣設計時,應增加新能源汽車充電樁的配電系統設計。

2常見充電樁分類

新能源汽車充電樁是為各類電動汽車提供充電的裝置。電動汽車電池將要耗盡時,通過充電樁為汽車電池進行充電。其中，安全與高效是對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(按服務對象分類)

(3)室內充電樁和室外充電樁(按安裝地點分類)。

(4)一樁一充充電樁和一樁多充充電樁(按充電口數量)

(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,由交流電網供電,動汽車動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整范圍較大的直流電，實現電動汽車的動力電池的快速充電。

交流新能源汽車充電樁,由交流電網供電,為電動汽車車載充電機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為電動汽車充電。

在住宅小區內地下室設計主要采用: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地下室充電樁的配電系統設計。

3自用或家用充電樁技術參數

充電樁由樁體、電氣模塊、計量模塊等部分組成。充電樁基本功能為供電或充電、計量和通信,擴展功能為計費。交流充電樁電氣技術要求:

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成功后,帶負載可分合電路方可閉合,實現對插座的供電;

(2)漏電保護裝置應安裝在供電電纜進線側;

(3)低壓配電設備及線路的保護應滿足《低壓配電設計規范》(GB50054-2011)中的相關規定。

3.3 安全防護功能

(1)交流充電樁應具備急停開關,可通過手動或遠方通信的方式緊急停止充電:

(2)交流充電樁應具備輸出側的漏電保護功能:

(3)交流充電樁應具備輸出側過流和短路保護功能;

(4)交流充電樁應具有阻燃功能

3.4 IP防護等級

交流充電樁應遵守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

充電機內印刷線路板、接插件等電路應進行防潮濕、防霉變、防鹽霧處理,其中防鹽霧腐蝕能力滿足《電工電子產品自然環境條件塵、沙、鹽霧》(GB/T4797.6-2013)中表9的要求,使充電機能在室外潮濕、含鹽霧的環境下正常運行。

4充電樁的配電設計

住宅車庫充電站內汽車充電總控箱主要對充電站電力線路和充電樁等電力設備進行供電及提供線路保護。在充電總控箱內安裝斷路器用以保護充電站配電系統線路設備的安全可靠運行。當充電系統電路發生過壓、欠壓、過載、漏電、短路、接地故障等情況時斷路器迅速動作以切斷電路,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。

充電站不應設在有爆炸危險環境場所的正上方或正下方、不應設在有劇烈振動或高溫的場所。不宜設在多塵、水霧或有腐蝕性氣體的場所，當無法遠離時，不應設在上述場所風向的下風側。充電站不應設在廁所、浴室等潮濕場所的正下方及貼鄰。不應設在室外地勢低洼易產生積水的場所和易發生次生災害的地點。還應考慮當地供電部門對變配電房設置的具體要求。另充電站應預留一定的備用場地以備擴展需求。

充電樁安裝垂直傾斜度不超過5%;設備安裝地點不得有爆炸危險介質，周圍介質不含有腐蝕金屬和破壞絕緣的有害氣體及導電介質。

以設計某住宅小區地下室為例,按防火分區配置充電樁配電系統。單獨防火分區內汽車停車位總數為100輛(共8個防火分區,每個防火分區設一臺充電總控箱),根據《福建省人民政府關于加快新能源汽車推廣應用八條措施》城市新建小區和公用停車場按不低于20%的比例規劃和配置充換電設施。則該防火分區需配置20個充換電設施,并考慮一定余量。

5應用方案

圖1 有序充電管理系統示意圖

圖2 平臺結構圖

充電運營管理平臺是基于物聯網和大數據技術的充電設施管理系統，可以實現對充電樁的監控、調度和管理，提高充電樁的利用率和充電效率，提升用戶的充電體驗和服務質量。用戶可以通過APP或小程序提前預約充電，避免在充電站排隊等待的情況，同時也能為充電站提供更準確的充電需求數據，方便后續的調度和管理。通過平臺可對充電樁的功率、電壓、電流等參數進行實時監控，及時發現和處理充電樁故障和異常情況對充電樁的功率進行控制和管理，確保充電樁在合理的功率范圍內充電，避免對電網造成過大的負荷。

6安科瑞充電樁云平臺具體功能

平臺除了對充電樁的監控外，還對充電站的光伏發電系統、儲能系統以及供電系統進行集中監控和統一協調管理，提高充電站的運行可靠性，降低運營成本，平臺系統架構如圖3所示。

圖3 充電樁運營管理平臺系統架構

大屏顯示：展示充電站設備統計、使用率排行、運營統計圖表、節碳量統計等數據。

圖4 大屏展示界面

站點監控：顯示設備實時狀態、設備列表、設備日志、設備狀態統計等功能。

圖5 站點監控界面

設備監控：顯示設備實時信息、配套設備狀態、設備實時曲線、關聯訂單信息、充電功率曲線等。

圖6 設備監控界面

運營趨勢統計：顯示運營信息查詢、站點對比曲線、日月年報表、站點對比列表等功能。

圖7 運營趨勢界面

收益查詢：提供收益匯總、實際收益報表、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、故障狀態餅圖、故障趨勢分析、故障類型餅圖等功能。

圖9 故障分析界面

訂單記錄：提供實時/歷史訂單查詢、訂單終止、訂單詳情、訂單導出、運營商應收信息、充電明細、交易流水查詢、充值余額明細等功能。

圖10 訂單查詢界面

7產品選型

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快速、經濟、智能運營管理的市場需求。實現對動力電池快速、高效、安全、合理的電量補給，同時為提高公共充電樁的效率和實用性，具有有智能監測：充電樁智能控制器對充電樁具備測量、控制與保護的功能；智能計量：輸出配置智能電能表，進行充電計量，具備完善的通信功能；云平臺：具備連接云平臺的功能，可以實現實時監控，財務報表分析等等；遠程升級：具備完善的通訊功能，可遠程對設備軟件進行升級；保護功能：具備防雷保護、過載保護、短路保護，漏電保護和接地保護等功能；適配車型：滿足國標充電接口，適配所有符合國標的電動汽車，適應不同車型的不同功率。下面是具體產品的型號和技術參數。

9總結

在住宅小區內地下室新能源汽車充電樁系統設計過程中,確定的方案應經濟合理,可靠性高。要嚴格遵循相關規范、標準要求,各專業密切配合,選用適合地下工程環境需要的環保產品。充電站和充電樁設計應根據工程特點、負荷等級、設備容量、站址環境和節能環保等因素,合理確定設計方案。