電動車交流充電樁探測

黃默涵，林鑫

(廣州粵能電力科技開發有限公司，廣東 廣州 510080)

摘要：電動車交流充電樁作為電動車的主要充電設備，其安全與可靠性筆直關系到電動車的可靠運行與實際推廣使用。簡要解析了電動車的結構組成和充電流程，探討了電動車交流充電樁的探測辦法，包括外觀和結構要求檢查、指示燈檢查、控制導引和電纜連接探測、負荷控制信號探測、充電和讀寫卡功能探測及告警和事件功能探測等，為電動車交流充電樁驗收探測工作提供了技術保障。

隨著國家發展新能源戰略的推動，電動車發展迅速。目前，國內電動車使用多以企業和公交公司等服務型用戶為主，要怎么樣讓居民用戶能夠接受并使用電動車，充電設施的配套是其全面推廣的基礎保障[1，2]。

作為電動車主要充電設備的交流充電樁，應具備能夠為電動車提供安全、可靠的交流電源，并且能夠為非專業人員安全、方便地操作[3－5]。目前，國內對交流充電樁的探測暫無詳盡的探測規程。

主要以中國南方電網有限責任公司企業標準《Q/CSG 11516.4－2010電動車交流充電樁技術規范》(以下簡稱技術標范)為檢驗根據，結合交流充電樁的結構和工作原理，對電動車交流充電樁的功能探測問題進行探討，并依據技術規范提出電動車交流充電樁探測辦法，為電動車交流充電樁驗收探測工作提供技術支持。

1電動車交流充電樁

1.1交流充電樁簡介

電動車交流充電樁，是指安裝于公共場所和居民小區停車場或充電站內、與交流電網連接，為電動車車載充電機提供交流電源的供電裝置，采用傳導方式為具有車載充電機的電動車提供人機交互操作界面及交流充電接口，并具備相應測控保護功能的專用裝置。具備運行狀態監測、故障狀態監測、充電分時計量、歷史數據記錄和存儲功能[6]。充電樁的工作電壓(AC)：380/220V±15%，額度輸出電流(AC)：32A(七芯插座)，額定頻率50Hz[7]。

1.2交流充電樁的結構組成

交流充電樁由樁體、電氣模塊、計量模塊三部分組成，樁體包括外殼和人機交互界面，電氣模塊包括充電插座、供電電纜、電源轉接端子排、安全防護裝置等，計量模塊包括電能表、計費管理系統、讀寫裝置等。

交流充電樁的結構如圖1所示，結構說明見表1。

1.3交流充電樁充電流程

對交流充電樁連續進行30次刷卡充電操作，并采集用戶充電卡交易數據記錄與主站數據進行查驗比對，確認充電樁存儲數據的正確、連續、完整、有效[8]。

交流充電樁的充電流程圖如圖2所示。

2電動車交流充電樁的探測

2.1外觀和結構要求檢查

交流充電樁外觀不應有分明的凹凸痕、劃傷、裂縫和毛刺，鍍層不應有脫落現象，標識牌文字、符號應清晰、耐久，接線應牢固、可靠，樁體外非得配備急停按鈕，以防出現故障可以及時切斷電源。

充電樁外殼表面應具備耐高溫、抗腐蝕老化、具有足夠的硬度，金屬表面應做防腐蝕和防銹噴涂解決。樁體內金屬零部件應采取防銹解決或者采用不銹鋼材料。

七芯充電插座應滿足中國南方電網有限責任公司企業標準《Q/CSG 11516.4－2010電動車交流充電樁技術規范》中附錄A的技術要求。

2.2指示燈檢查

交流充電樁應具有故障燈、運行燈、充電指示燈，當樁體處于通電運行狀態時運行燈亮，充電樁停電狀態時運行燈滅。按交流充電樁充電流程進入充電狀態時，運行燈和充電指示燈亮；充電結束時，運行燈亮，充電指示燈滅；當充電樁通電運行狀態下出現過壓、斷相、充電過程中斷電、維修門打開等故障時，充電樁運行燈亮，故障燈亮(故障燈閃爍)；充電樁故障恢復時，運行燈亮，故障燈熄滅。

2.3控制導引線和電纜連接探測

正常狀態下的電動車交流充電樁控制導引電路振蕩器實時發出PWM電壓波形，當充電插頭與充電樁供電插座可靠連接，準備充電過程中，控制導引電路繼續工作，當測試點PWM波形正電壓減半，并且該狀態維持2s后，充電樁確認控制導引電路閉環，識別車輛正確連接，準許充電。當控制導引線回路出現斷點，測試點電壓改變，則充電樁中斷充電過程。控制導引線原理如圖3所示，其中Ｒ1和Ｒ3標稱值為1k。

使用7芯電動車充電插頭，模擬汽車充電過程。在實驗用7芯充電插頭的控制導引線與保護性接地線之間加1k的電阻，再串一個二極管，將示波器接于圖3中的5、6兩點，示波器顯示充電樁振蕩器發出的PWM波形幅值，當充電插頭插入充電樁時，樁體內控制導引線電路形成回路，控制導引線測試點PWM正電壓減半，充電樁測試到7芯插座正確接入并準許充電，從而模擬汽車連接確認，由于插頭插入不到位等原由導致充電樁未測試到插頭時，PWM波形幅值維持不變，充電樁不能啟動充電[9]。

2.4負荷控制信號探測

充電樁非得具備接收上層主站負荷控制信號，及時調制振蕩信號的占空比，車輛接收到占空比判斷信號，車載充電機設置到相應的負荷工作狀態，從而調整車載充電機的輸出功率。

當車輛沒有連接時，充電樁控制導引線測試點PWM正電壓標稱值為12V，車輛確認連接后，測試點正電壓標稱值變為6V，充電樁完成充電準備。PWM占空比在5%～80%±2%的區間內可調，從而實現主站對充電樁的負荷可調，可用的線電流和占空比成線性比例關系，如圖4所示。

2.5充電和讀寫卡功能探測

充電樁能讀取用戶充電卡內帳戶信息，用戶需要通過充電卡完成開始充電、結束充電的過程，充電結束，充電樁能將數據反寫回卡中。充電樁支持充電過程中可依據多個不同時段不同費率對用戶賬號實時扣費。

按照圖2充電流程操作，充電樁能從客戶充電卡內獲取賬戶信息，在顯示屏上顯示包括用戶卡內余額、充電時段費率、充電電量、消費金額、充電繼續時間等，并鎖定用戶賬號，確認連接后，充電開封閉合，自動開始充電；再次刷卡后，充電開關斷開，切斷輸出電源，停止本次充電過程，用戶再次刷卡，充電樁對客戶充電卡進行充電費用自動扣取，并解除鎖定。充電樁應能識別客戶充電卡并正確完成對應功能，當用戶充電過程中充電樁發生故障或斷電，能夠保存客戶的充電記錄，用戶能夠通過刷卡進行結算。

充電樁在充電狀態下其他用戶卡刷卡時，不能進行結算，并能夠提示用戶卡錯誤信息，實現人機交互的功能。

2.6告警和事件功能探測

交流充電樁在實驗過程中非得符合表2中所列的各項告警功能，并在顯示屏做出相應的告警提示，使用戶能夠及時地發現避免誤操作，并且相關的故障告警信息能夠實時地上傳至監控主站，告警功能實驗項目和實驗要求，見表2。

充電樁故障、充電狀態改變等均應有事件記錄，充電樁對事件記錄應具有掉電保持功能，告警信息能夠實時遠程上傳主站，充電樁應能儲存不少于100條事件記錄。

3結束語

隨著電動車的發展，電動車充電設施也將隨之配套和普及，安裝在各種環境下的交流充電樁要怎么樣保證其簡便、安全、可靠地為用戶所使用，非得在其安裝于現場前進行必要的功能探測。根據南方電網公司企業標準《Q/CSG 11516.4－2010電動車交流充電樁技術規范》，具體解析了電動車交流充電樁的功能探測辦法，為電動車充電設施的驗收探測提供了技術支撐。

參考文獻：

[1]丁成斌，蘇彥宏.電動車的研究現狀及發展前景[J].甘肅科技，2004，20(4)：83－85.

[2]陳良亮，張浩，倪峰，等.電動車能源供給設施建設現狀與發展探討[J].電力系統自動化，2011，35(14)：11－17.

[3]余岳，汪紅霞.電動車充電樁設計研究[J].科技創新導報，2012，(22)：37－37.

[4]耿群鋒，呂曉榮.淺談電動車充電樁的安全性[C].2011年中國電機工程學會年會論文集.2011.

[5]孟祥軍，梁濤，王興光，等.電動車智能充電樁的設計與實現[J].信息技術與信息化，2011，15(6)：58－61.

[6]鄒強.電動車交流充電樁的電磁兼容探測研究[J].電子質量，2011，15(5)：75－78.

[7]Q/CSG 11516.4－2010電動車交流充電樁技術規范[S].

[8]王濤，張東華，賀智軼，等.電動車充電樁的控制系統研究與設計[J].湖北電力，2011，35(1)：11－12.

[9]張建偉，楊芳，秦儉，等.電動車交流充電控制導引系統設計[J].電測與儀表，2014，12(5)：78－82.

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