電動(dòng)汽車充電樁檢定與應(yīng)用研究

管慧清 漯河市質(zhì)量技術(shù)檢驗(yàn)測(cè)試中心

目前，全球能源和環(huán)境危機(jī)十分嚴(yán)重，人們?cè)絹碓疥P(guān)注環(huán)境保護(hù)問題。電動(dòng)汽車作為一種新型的生態(tài)交通工具，具有廣闊的發(fā)展前景。我國政府還制定了一系列政策，積極促進(jìn)新能源汽車的發(fā)展和應(yīng)用。但是，電動(dòng)汽車行業(yè)還不成熟，充電電池接口不兼容、質(zhì)量參差不齊等市場問題依然存在。因此，國家還制定了規(guī)范電池組設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。為了有效利用充電電池的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，設(shè)計(jì)人員必須從充電電池的基本功能入手，注重智能充電電池的創(chuàng)新，不斷提高其安全性和實(shí)用性。

一、電動(dòng)汽車充電裝置概述

（一）簡介分析

目前，電動(dòng)汽車充電裝置分為電動(dòng)汽車交流充電電池和電動(dòng)汽車直流充電器兩類。一種特殊電源裝置，稱為電動(dòng)汽車交流充電電池，為裝有嵌入式充電設(shè)備的電動(dòng)汽車提供傳導(dǎo)交流電源；一種特殊的電動(dòng)汽車蓄電池充電裝置，稱為電動(dòng)汽車無載直流充電器。交流電池組通用接口規(guī)范如下：AC220V（10A/16A/32A）和AC380V（64A）。輸出為交流電，輸出功率低，負(fù)載慢。測(cè)量單位是交流電表，通常安裝在居民區(qū)和公共停車場。DC 充電器分為一個(gè)充電器（30kW/60kW/120kW）和兩個(gè)充電器（240kW），電壓和電流通常為750v/1000v。直流充電器整流模塊將交流電源轉(zhuǎn)換為直流輸出，從而提高輸出功率，加快充電速度。其測(cè)量模塊是直流電流表，其安裝方法主要用于中控室。目前，這種模式通常用于充電公共汽車。從用戶負(fù)荷過程的角度來看，交流電樞和直流充電器的基本過程相似，基本上可以分為六個(gè)階段：物理連接階段；低壓輔助加電階段；負(fù)載手柄；配置樁參數(shù)：載入中；一旦費(fèi)用已開立賬單，請(qǐng)計(jì)算已開立賬單費(fèi)用的成本。

（二）電動(dòng)汽車充電樁分類

交流充電電池。交流充電電池廣泛用于家用或小型電動(dòng)汽車，主要用于公共停車場、商業(yè)停車場和社區(qū)/家庭充電電池。輸入電壓為220V 單相，頻率50Hz+2Hz，電壓變化范圍為220v 15%單相，結(jié)構(gòu)外殼采用堅(jiān)固耐用抗老化抗沖擊材料，具有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力。交流電池組在額定負(fù)載下連續(xù)工作很長時(shí)間，充分考慮了冷卻要求。交流電池組首先從交流電網(wǎng)給電動(dòng)汽車充電器供電，然后汽車充電器將交流電源轉(zhuǎn)換為交流電源，從而完成電動(dòng)汽車電池的充電。交流充電電池功率低，耗時(shí)長，電動(dòng)汽車空閑時(shí)易于使用。直流充電電池。直流充電電池最適合出租車、公共汽車、電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車等大型電動(dòng)汽車的快速充電。總功率大，施工時(shí)要注意電網(wǎng)的保護(hù)，所以一般是在大型電動(dòng)汽車停車場施工。交流電腳的輸入功率為15%至380 伏，三相交流電壓為4 線，5%至50 赫茲。不同類型的電池通常有兩種充電模式，定時(shí)充電約5 小時(shí)，快速充電約1 小時(shí)。在充電過程中，應(yīng)監(jiān)控電池的狀態(tài)，并根據(jù)電池的溫度和電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)電壓和充電電流，同時(shí)提供報(bào)警和保護(hù)功能。直流充電座主要由地面供電，直接充電電動(dòng)汽車動(dòng)力電池，具有快速充電速度的優(yōu)點(diǎn)。

二、交直流充電樁的檢定與計(jì)量

（一）交流充電樁檢定的基本要求

交流電池組電源檢查系統(tǒng)由標(biāo)準(zhǔn)電能表、電源或電力負(fù)荷組成。電氣負(fù)荷可以是要充電的電動(dòng)汽車，也可以是模擬整個(gè)交流負(fù)荷過程的連續(xù)可調(diào)電氣負(fù)荷。標(biāo)準(zhǔn)直流電源導(dǎo)出直流電壓和直流電流，并提供給直流計(jì)數(shù)器進(jìn)行測(cè)試。使用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)時(shí)器測(cè)量直流電壓表以恒定功率輸出多個(gè)脈沖所需的時(shí)間，并通過將時(shí)間乘以標(biāo)準(zhǔn)直流電源產(chǎn)生的恒定功率來獲得實(shí)際能量。將實(shí)際能量與用直流能表測(cè)量的能量進(jìn)行比較，得出用直流能表測(cè)量的電能的相對(duì)測(cè)量誤差。交流電池組收費(fèi)的支付主要是根據(jù)收費(fèi)數(shù)量的指示進(jìn)行的。通過比較校驗(yàn)系統(tǒng)和測(cè)頭同時(shí)測(cè)量的電量來確定測(cè)頭指示誤差（運(yùn)行誤差）是評(píng)定交流測(cè)頭特性的基本指標(biāo)。以廣東省為例，本地區(qū)大部分交流電荷樁精度均為1級(jí)，因此交流電荷樁功率校核系統(tǒng)精度至少應(yīng)為0.5 級(jí)。

（二）檢定方法分析

交流充電樁電能檢定系統(tǒng)由標(biāo)準(zhǔn)電能表、電源或電力負(fù)荷組成。電力負(fù)載可以是待充電的電動(dòng)汽車，也可以是模擬交流充電全過程的連續(xù)可調(diào)的電子負(fù)載。電動(dòng)汽車的使用是JJG1148-2018 的實(shí)載檢定方法（使用實(shí)際運(yùn)行載荷的檢定方法）；使用電子負(fù)載是JJG1148-2018 的虛擬負(fù)載檢定方法（利用充電樁檢定裝置提供的模擬負(fù)載進(jìn)行檢定的方法）。虛擬負(fù)荷檢定方法可分為瓦特秒法或標(biāo)準(zhǔn)表（脈沖）法。交流充電槍插入電動(dòng)車后，充電樁通過充電接口與電池BMS 通訊。電池BMS 根據(jù)車載動(dòng)力電池的情況和充電樁的特性發(fā)出充電請(qǐng)求，交流充電樁調(diào)整自身參數(shù)達(dá)到最佳充電電流。充電后，充電樁內(nèi)置的計(jì)量模塊測(cè)量充電樁的輸出電能，并通過通訊模塊將電參數(shù)、時(shí)間、電池狀態(tài)等信息告知充電系統(tǒng)和采集交互終端。電池達(dá)到沃利容量后，BMS 通知交流充電樁切斷電源，結(jié)束充電。在整個(gè)充電過程中，交流充電樁的輸出參數(shù)隨時(shí)間波動(dòng)。這兩個(gè)階段的充電功率在交流充電樁剛啟動(dòng)后和電池沒電前是不恒定的，因此瓦特-秒法會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。交流充電柱在整個(gè)充電過程中需要不斷的通訊、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)交換，也需要消耗一定的電量。此外，模擬電子負(fù)載會(huì)隨著熱值的增加而降低電阻。因此，最優(yōu)選的驗(yàn)證方法是實(shí)載標(biāo)準(zhǔn)表（脈沖）驗(yàn)證法。

三、結(jié)束語

簡而言之，一些當(dāng)?shù)卣J(rèn)證機(jī)構(gòu)不了解檢定的目的，對(duì)有關(guān)檢定程序的理解與電動(dòng)汽車充電設(shè)施的實(shí)際發(fā)展并不相符。使用了不適當(dāng)?shù)脑O(shè)備、校準(zhǔn)方法、操作條件、校準(zhǔn)算法以及溫度和濕度校準(zhǔn)方法進(jìn)行現(xiàn)場校準(zhǔn)，但沒有導(dǎo)致對(duì)現(xiàn)場校準(zhǔn)的普遍承認(rèn)。它增加了充電設(shè)施的生產(chǎn)和運(yùn)營成本，給電力電池制造商和運(yùn)營商造成了很大的混亂。建議監(jiān)管機(jī)構(gòu)促進(jìn)盡快在兩國形成強(qiáng)制性的計(jì)量檢定協(xié)議，并通過能力檢定等技術(shù)手段統(tǒng)一實(shí)地檢定。