新能源汽車充電設(shè)施的電氣設(shè)計(jì)與實(shí)施研究

楊杰

摘 要 在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的同時(shí)，也給我國以及全球的能源帶來危機(jī)。為此，我國政府以及相關(guān)企業(yè)也已經(jīng)認(rèn)識(shí)到節(jié)能減排的重要性，特別是對(duì)于汽車企業(yè)來說，汽車技術(shù)未來發(fā)展的方向主要集中在節(jié)能與減排這兩個(gè)方面。但是在發(fā)展電動(dòng)汽車的過程中，由于充電配套設(shè)施不完善，充電樁建設(shè)不完善，就在一定程度上嚴(yán)重制約了新能源汽車的發(fā)展。因此，本文對(duì)新能源汽車充電設(shè)施的電氣設(shè)計(jì)與實(shí)施進(jìn)行認(rèn)真的分析與研究，并提出了幾條合理化建議。

關(guān)鍵詞 新能源汽車;充電設(shè)施;電氣設(shè)計(jì)

引言

新能源電動(dòng)汽車是一種以電為驅(qū)動(dòng)力的汽車，它是一種新型的無污染、零排放的新型綠色交通工具。在我國現(xiàn)階段，新能源電動(dòng)汽車的普遍應(yīng)用以及大范圍的推廣不僅可以在一定程度上緩解能源危機(jī)和氣候變暖的問題，而且也有利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，減少大氣污染。新能源電電動(dòng)汽車可以有效實(shí)現(xiàn)低碳環(huán)保，充分利用可再生能源的目標(biāo)[1]。

1新能源汽車充電設(shè)施電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

新能源汽車充電設(shè)施電氣設(shè)計(jì)中，涉及電動(dòng)汽車充電裝置的電氣設(shè)計(jì)工作主要包含以下三個(gè)方面：①前期方案配合。即根據(jù)現(xiàn)行政策法規(guī)，配合建筑專業(yè)合理確定需設(shè)置的新能源電動(dòng)汽車數(shù)量。同時(shí)在電氣方案階段經(jīng)濟(jì)合理的估算電動(dòng)汽車充電裝置用電容量及相關(guān)變壓器容量。②電動(dòng)汽車充電裝置的配電設(shè)計(jì)。主要工作包含根據(jù)不同建筑物性質(zhì)和電動(dòng)汽車使用情況，合理選用電動(dòng)汽車充電設(shè)施并設(shè)計(jì)配電系統(tǒng)。具體設(shè)計(jì)要點(diǎn)后文詳述。③為新建及改擴(kuò)建項(xiàng)目提供優(yōu)質(zhì)的咨詢服務(wù)。在電氣設(shè)計(jì)工作中經(jīng)常有甲方咨詢筆者，到底需要設(shè)多少充電樁，驗(yàn)收有什么要求？電費(fèi)有沒有優(yōu)惠？已經(jīng)建成的項(xiàng)目怎么加充電樁？是否需要增容？新增用電容量報(bào)裝有沒有優(yōu)惠政策？這就要求設(shè)計(jì)師除完成基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作外，還應(yīng)掌握現(xiàn)行國家和地方政策要求，更好地為建設(shè)方提供咨詢服務(wù)，協(xié)助他們做好決策[2]。

2新能源汽車充電設(shè)施的電氣設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)備分類及主要技術(shù)特點(diǎn)

新能源汽車充電設(shè)施電氣設(shè)計(jì)中，新能源汽車充電樁主要分為快充和慢充兩種。快充型充電樁即直流充電樁，充電樁內(nèi)置整流設(shè)備，能直接為新能源汽車的蓄電池提供直流電能。直流快充樁輸入為380V交流電源，不同生產(chǎn)廠家的設(shè)備最大輸出功率從22kW到220kW不等。高端進(jìn)口品牌的直流快充樁相對(duì)輸出電流、電壓變化范圍較寬，對(duì)不同類型的電動(dòng)汽車配適性更強(qiáng)。直流充電樁以立柱式落地安裝為主。慢充型充電樁即交流充電樁，輸入為單相交流電，輸出也為交流電，需通過配適的微型車載充電機(jī)向汽車蓄電池供電。具體又分為家庭型慢充樁和公用型慢充樁兩種。家庭型慢充樁輸出功率較低，僅為2～2.8kW左右，充電時(shí)間偏長，即使為低續(xù)航里程、小電池容量的北汽e150ev充電，至少也要12小時(shí)才能充滿。但家庭型慢充樁投資低，很多新能源汽車又有購車贈(zèng)壁掛式充電樁的業(yè)務(wù)，故深受房地產(chǎn)開發(fā)商的歡迎。在筆者設(shè)計(jì)的某住宅項(xiàng)目中，建設(shè)方要求按家庭型交流慢充樁設(shè)計(jì)。相關(guān)管線僅施工至壁掛式充電樁前端，在底邊距地1.5米處預(yù)埋拉線盒，WD-ZBYJ型電線末端采用電工膠布包裹待用，驗(yàn)收交付時(shí)用底盒蓋板遮擋。壁掛式充電樁由設(shè)備廠家后期再行安裝調(diào)試。該方法獲得了當(dāng)?shù)匾?guī)劃、質(zhì)檢、節(jié)能等部門的認(rèn)可并通過了各項(xiàng)驗(yàn)收。公用型慢充樁輸出功率相對(duì)略大一些，一般在5%7.5kW左右，輸出電流32A，常規(guī)充滿時(shí)間也大于6小時(shí)[3]。

2.2 充電機(jī)選型

單臺(tái)充電機(jī)也有電壓限制，它最大的充電電壓是電動(dòng)汽車內(nèi)裝載的電池?cái)?shù)量×單體電池的最大充電電壓，直流充電機(jī)電流也可以根據(jù)按0.3～1C進(jìn)行選擇。如果單臺(tái)充電機(jī)不能符合電動(dòng)汽車的充電時(shí)間和充電電流的具體要求，就可以把多臺(tái)同型號(hào)充電功率模塊的并聯(lián)工作模式進(jìn)行合理的結(jié)合，從而組建出容量更大的充電機(jī)，在并機(jī)之后，輸出電壓為單套充電功率模塊輸出電壓，輸出電流為單套充電功率模塊輸出電流疊加總和[4]。

2.3 充電設(shè)施配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第一，需要根據(jù)充電設(shè)施的使用場所、新能源汽車蓄電池的容量以及充電設(shè)施的類型等因素，確定配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要的參考數(shù)據(jù)。充電設(shè)施使用的場所不同，其充電高峰期的需求和時(shí)間也有所不同，因此，需要考慮變壓器工作的載荷情況，確定配電系統(tǒng)系數(shù)。此外，若是需要改建或是擴(kuò)建，則重點(diǎn)審核變壓器的容量和載荷情況，確定其是否滿足改建、擴(kuò)建的需求。第二，確定配電系統(tǒng)的負(fù)荷等級(jí)。通常情況下政府部門的充電設(shè)施可看作是二級(jí)負(fù)荷，而民用建筑的負(fù)荷等級(jí)則為三級(jí)，相關(guān)的監(jiān)控系統(tǒng)和計(jì)量系統(tǒng)可以看作是二級(jí)負(fù)荷。此外，對(duì)于有特殊用途的場所則需要根據(jù)實(shí)際情況確定負(fù)荷等級(jí)。第三，充電設(shè)施配電箱的設(shè)計(jì)。新能源汽車的充電設(shè)施需要按照區(qū)域配電，而配電箱提供的配電范圍則不宜過大，應(yīng)以不跨越防火分區(qū)為主，線路的回路設(shè)計(jì)最好不超出十回，安裝時(shí)配電箱最好與地面保持約30cm的距離，并結(jié)合相應(yīng)的防護(hù)等級(jí)實(shí)施安裝。配件箱一般需要安裝在附近的配電車間或是管理室中，若是安裝在車庫等室外場所，則需要安裝一定的防護(hù)措施，避免撞擊等損壞配電箱，影響新能源汽車充電設(shè)施的安全使用[5]。

3結(jié)束語

新能源汽車的普及和發(fā)展離不開充電設(shè)施的建設(shè)。充電設(shè)施的電氣設(shè)計(jì)工作在未來幾年仍會(huì)是設(shè)計(jì)師們關(guān)注的焦點(diǎn)。電氣設(shè)計(jì)師應(yīng)立足規(guī)范，積極跟上新政策的步伐，收集相關(guān)數(shù)據(jù)，提升設(shè)計(jì)水平。希望以上的分析和總結(jié)，能對(duì)今后新能源汽車充電設(shè)施的設(shè)計(jì)有所幫助。

參考文獻(xiàn)

[1] 盛健.新能源汽車充電設(shè)施的電氣設(shè)計(jì)與實(shí)施研究[J].武漢勘察設(shè)計(jì)，2018，（5）：28-34.

[2] 王宇.汽車充電設(shè)施建設(shè)與電氣設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代建筑電氣，2017，（S1）：19-22.

[3] 傅明華.新能源汽車汽車充電設(shè)施電氣設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代建筑電氣，2017，8（2）：47-48，66.

[4] 趙麗坤，李澤江.高校校園電動(dòng)汽車充電設(shè)施建設(shè)方案研究[J].科技視界，2018，（1）：37-38.

[5] 戴詠夏，劉敏.電動(dòng)汽車充電設(shè)施接入對(duì)配套電網(wǎng)建設(shè)的影響[J].電力建設(shè)，2018，（7）：89-93.