電動汽車充電樁現場檢測方法的探討

沈 成 徐文慧

（江蘇省建筑工程質量檢測中心有限公司， 江蘇 南京 210000）

0 引言

以電動汽車為主的新能源汽車工業發展已列入國家規劃，成為我國實現節能減排和產業升級的主要渠道。在各級政府的積極引導下，很多行業都積極投入充電樁的基礎設施建設以配合電動汽車的發展[1]。本文結合交流或直流充電樁工作環境和現場測試需求，對充電樁現場抽樣與檢測方法進行探討，為充電樁現場檢測工作提供指導，以期電動汽車能夠更加快速健康發展。

1 電動汽車充電樁實施現場檢測的意義

目前，國內僅有對充電樁產品檢測的標準，系統的現場檢測標準尚為空白。相對出廠前的實驗室檢測方法，現場檢測更適用于施工后的驗收和使用過程中的檢修。因此，對充電樁實施現場檢測是提高電動汽車和電網整體安全性的重要手段。有利于提高電動汽車充電領域技術水平，有利于加快電動汽車及充電設備規模化進程。

2 電動汽車充電樁現場檢測對象

現階段，電動汽車充電樁主要有交流和直流兩種充電形式。交流充電樁構造簡單、充電較慢，需通過車載充電機轉換成直流電為電動汽車供電，廣泛應用于小型電動汽車。而直流充電樁由于比交流充電樁多了AC-DC 模塊，所以構造相對復雜，體積也更大，無需車載充電機，適用于大型電動汽車的快速充電。但由于直流充電樁功率普遍較大，易對電網造成危害，需在建設過程和使用過程中加強監管[2]。充電樁主要由主控單元、顯示單元、電流輸入和輸出單元組成。針對不同單元，需分別評價。

3 電動汽車充電樁現場檢測設備

由于充電樁現場檢測地點和環境的隨機性，現場檢測設備必須易于攜帶且堅固耐用。主要有三個模塊組成，首先是功率模塊，即能模擬負載的蓄電池；其次是測試模塊，包含精密示波器、電能質量分析設備、協議一致性檢測系統和傳感器；最后是評估模塊，包含工況和集成控制系統。

蓄電池模擬負載分為電阻負載、過程控制電子負載和反饋式負載。電阻負載有過程控制和手動控制兩種控制方式，采用多電阻拓撲設計。過程控制電子負載有交流和直流兩種，功率密度大，空間利用率高。反饋式負載多面向直流充電樁，將充電樁輸出的多余直流電通過逆變器回收到電網，借助對輸入直流電流大小的調節實現對充電樁功率和電流的控制[3]。協議一致性檢測系統主要基于一組測試序列針對被測直流充電樁協議進行測試，通過比較實際輸出和標準輸出的差異進行判定。借助協議一致性測試可在一定程度上降低充電樁實際使用中發生問題的概率。

4 電動汽車充電樁現場檢測方法

4.1 一般檢查

目測充電樁外殼是否平整，有無明顯凹凸痕、劃傷、變形等缺陷；表面涂層是否均勻；零部件是否緊固牢靠，有無銹蝕、毛刺、裂紋等缺陷和損傷。打開充電樁內部，目測檢查充電樁的基本構造，樁體應包含主電源回路、控制單元、人機交互界面和計量計費單元等。

4.2 主要功能檢查

通信功能：檢查在充電過程中，充電樁應能按照約定的協議要求進行通信。顯示功能：分別模擬待機狀態、充電狀態、故障或告警狀態等，檢查充電樁的顯示信息穩定性。插頭鎖止功能：通過檢查電子鎖反饋信號變化和機械鎖是否能操作，確定電子鎖止裝置與機械鎖止裝置的連鎖效果。輸入功能：在充電過程中，模擬啟停操作，觀察充電樁的響應及時性。絕緣功能：施加直流電壓，檢測充電樁絕緣電阻大小；施加工頻交流電壓，檢測充電樁泄漏電流值，觀察實驗部位是否出現絕緣擊穿或閃絡現象。點擊防護功能：檢查交流充電樁在充電前，不使用工具打開充電樁的蓋子或門，充電樁應無法啟動充電，將充電樁連接試驗系統設置在額定負載狀態下運行，不使用工具打開充電樁蓋子或門，充電樁是否可切斷交流供電回路，控制導引電路保持通電。接地功能：通過電橋、接地電阻試驗儀或數字式低電阻試驗儀測量充電樁內任意應接地點至總接地之間的電阻。計量功能：根據該充電樁準確度等級，分別檢測其工作誤差、示值誤差、付費金額誤差和時鐘示值誤差是否在允許范圍內。

4.3 安全性檢測

主要檢測項目有控制導引檢測、互操作性協議一致測試、電能質量檢測、能效檢測和電磁兼容檢測。

控制導引檢測通過切斷交流供電回路,持續輸出PWM 信號,通過計算其持續輸出PWM 信號的時間檢查充電樁導通交流供電回路，進而判斷充電樁連接狀態。

互操作性協議測試由測試仿真設備系統根據已設置好的測試序列發出測試指令；通訊網絡可為以太網、CAN 網、串行網絡等；記錄整個測試過程并分析過程中出現的問題；測試仿真終端接收被測設備的控制指令，并將結果反饋到測試仿真設備系統[4]。分別測試系統不使用傳輸協議功能發送報文、使用傳輸協議功能發送報文和停止發送報文。

充電樁作為非線性負載，當大量接入電網時，會對整個電網運行產生嚴重影響。因此，需檢測充電樁接入電網后負荷端電壓、頻率、諧波等對電能質量的影響，增加電能計量準確度。電能質量檢測首先需在充電樁交流端進行測量點的布置，在實際測量之前先確保充電柱輸入側電源開關斷開，將電壓和電流信號準確接入電能質量分析設備。后閉合充電樁輸入側電源開關，將充電樁槍頭通過交直流負載控制箱與測試負載連接，布置完畢之后結合充電樁的額定電壓、電流、功率確定充電參數。在工況較為穩定的時候進行連續測試、記錄原始數據。

在電網電能由充電樁轉輸至電動汽車蓄電池內這一過程，電能會經配電線路傳輸、變壓器傳輸、電池充電等一系列損耗。故充電樁能效檢測尤為重要，先將非車載充電機和負載相連接，并將其設置在恒壓狀態下，輸入額定電壓，控制輸出電壓上限，對其負載電流調節至額定輸出電流的0.5~1 倍。測量非車載充電機的輸入和輸出功率；待電流穩定，輸入額定電壓，設定輸出電流整定值為額定值，在上、下限范圍內改變輸出電壓整定值，再次測量充電機的輸入和輸出功率。最后把輸出功率與輸入功率的比值和設計值做比較，判定充電樁的能效。

交流充電樁常有電磁干擾現象。電磁不兼容會導致交流充電樁工作故障，甚至造成硬件損壞。所以，需對充電樁進行電磁兼容檢測，保護充電樁正常運行。在工作狀態下，分別對充電樁進行靜電放電抗擾度測試、射頻電磁場輻射抗擾度測試、電快速瞬變脈沖群抗擾度測試、浪涌抗擾度測試和電壓暫降斷抗擾度測試[5]。觀察測試過程中和測試后交流充電樁是否工作正常，有無損毀、死機或記錄不準確的情形。現新投入的交流充電樁多加裝大容量濾波器。對外部產生的電磁干擾能夠有效阻隔，且可降低內部產生的電磁干擾對外部電網的影響。

5 結語

綜上所述，充電樁作為電動汽車能源供應的主要來源，為進一步保證電動汽車充電樁使用的便捷和安全性，需建立完善的監管和驗收制度，對涉及重要功能和安全性方面的參數進行檢測，可盡可能找出已建設充電樁中存在的問題，并采取有效措施對其進行解決。本文分析了電動汽車充電樁的構造并對現場檢測方法進行了探討，望盡快出臺系統的充電樁現場檢測規范，讓電動汽車能夠更加快速健康發展。