關(guān)于某大型公交立體車庫電動汽車充電樁配電設(shè)計探討

侯文莉

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：首先對電動汽車充電樁配電設(shè)計的基本分類情況進行了總結(jié)研究，并結(jié)合當(dāng)前大型公交充電的實際需要，制定了提升立體車庫之中電動汽車充電樁配電設(shè)計質(zhì)量的具體策略。該策略對于提升電動汽車充電樁配電設(shè)計綜合質(zhì)量，具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：大型公交；立體車庫；充電樁；配電設(shè)計

一、大型公交立體車庫電動汽車充電樁配電設(shè)計存在的問題

1、電動汽車充電樁分類管理存在不足

        電動汽車充電樁的配電設(shè)計工作如果可以在分類管理策略的設(shè)計方面取得進展，則可以較為有效地適應(yīng)電動汽車的優(yōu)化應(yīng)用需要。但是，一些大型公交立體車庫在進行具體建設(shè)的過程中，對于充電樁的應(yīng)用特征分析不夠全面，尤其在制定電池充電管理策略的過程中，難以充分適應(yīng)大型公交立體車庫建設(shè)的實際需要，較終導(dǎo)致充電樁無法在分類設(shè)置方面取得進展。還有一些充電樁在制定具體的分類管理策略過程中，對于分類條件的研究存在不足，尤其對于立式充電樁和壁掛式充電樁的總數(shù)量考察不夠全面，導(dǎo)致電動汽車充電樁的分類難以在關(guān)鍵性充電設(shè)施得到正確配置的情況下實現(xiàn)優(yōu)化處置。還有一些充電樁在制定分類方案的過程中，對于充電樁的使用需求考察不夠完整，對于公共充電樁以及具備專用性質(zhì)的充電樁總結(jié)考察不夠完整，在制定配電設(shè)計具體方案的過程中，無法有效地結(jié)合充電資源的總量特點進行充電樁硬件配置方案的構(gòu)建，難以為大型公交立體車庫憑借資源分類優(yōu)化配電設(shè)計提供幫助。還有一些電動汽車在配電設(shè)計方面，對于汽車的充電類型總結(jié)存在不足，使得交流電和直流電的供給無法有效地實現(xiàn)比例劃分，難以為電動汽車充電樁應(yīng)用便捷性的優(yōu)化提供幫助。

2、充電樁的基礎(chǔ)性配置方案設(shè)計不夠合理

        一些充電樁在制定基礎(chǔ)性配置策略的過程中，缺乏對大型車庫之中電力資源綜合性供給方案的關(guān)注，尤其對于充電站能否充分適應(yīng)電力線路的構(gòu)建和使用需要缺乏足夠的關(guān)注。這就使得充電樁的設(shè)計難以與其他類型電力設(shè)備的配置情況相適應(yīng)，無法在基礎(chǔ)性配電樁配置的過程中實現(xiàn)對配電設(shè)計基本方案的調(diào)整優(yōu)化。還有一些充電樁的配電設(shè)計策略在制定的過程中，對于充電站現(xiàn)有的配電系統(tǒng)價值分析不夠全面，尤其對于各類線路配置的可靠性總結(jié)不夠充分。這就使得充電系統(tǒng)在進行具體操作應(yīng)用的過程中，難以在電壓控制、電路優(yōu)化配置等方面取得進展，無法為充電樁進一步優(yōu)化電力資源供給質(zhì)量提供幫助。還有一些充電樁在進行設(shè)置的過程中，對于斷路器的安裝情況重視程度不足，缺乏對系統(tǒng)運行可靠性的研究。這就使得隔離電路的構(gòu)建存在技術(shù)性不足，無法為電動公交車充分適應(yīng)應(yīng)用需要提供幫助。一些充電樁的設(shè)計對于電壓的基本情況考察存在不足，缺乏對電壓過載情況的重視。這就使得電路設(shè)計過程中的一些短路問題無法得到完整有效的控制，很難為充電樁充分適應(yīng)電動車的充電需要提供支持。還有部分充電樁的設(shè)置對于自身方位的安全性了解存在不足，導(dǎo)致技術(shù)性問題產(chǎn)生的情況下，充電樁的部件難以有效地避免傷害，無法保證為電動汽車長時間提供穩(wěn)定的充電服務(wù)。

二、大型公交立體車庫電動汽車充電樁配電設(shè)計優(yōu)化策略

1、提高電動汽車充電樁分類管理水平

        在充電樁配電設(shè)計方案制定的過程中，需要強化對充電樁分類價值的研究，尤其要對提升電力資源供給針對性的重要價值進行全面的分析，使電動汽車在制定充電樁實際應(yīng)用方案的過程中，能夠成熟地憑借充電樁的分類實現(xiàn)對電力資源供給質(zhì)量的提高。在制定電動汽車充電樁的細化分類方案過程中，需要具體地結(jié)合電力資源供給的特點，對充電樁的安裝條件予以研究，并將安裝條件作為劃分充電樁類別的重要參考條件?？梢园凑樟Ⅲw車庫中，電動汽車電力資源供給的實際需要，對充電樁的分類策略進行設(shè)計，以保證電動汽車可以成熟有效地適應(yīng)充電樁應(yīng)用方案的設(shè)計需要，更好地提升充電樁的技術(shù)應(yīng)用需求。要強化對充電樁服務(wù)對象的重視，雖然大型公交車的基本狀況較為相似，但也需要對其公共屬性加以研究，使充電樁硬件資源的配置可以更加有效地適應(yīng)公交車應(yīng)用的具體需要。

2、提高充電樁基礎(chǔ)性配置方案設(shè)計合理性

        在制定充電樁配置的基本方案過程中，要強化對配電設(shè)計工作關(guān)聯(lián)性因素的研究。尤其在進行配電方案制定的過程中，需要對充電樁相關(guān)的基礎(chǔ)性硬件資源的價值進行有效的總結(jié)分析，為配電設(shè)計方案更好地適應(yīng)充電樁應(yīng)用需要提供幫助。在進行配電設(shè)計措施制定的過程中，要從關(guān)鍵性硬件資源配置應(yīng)用的角度進行配置方案的調(diào)整?？梢試L試從主控箱的角度出發(fā)，制定電力資源供給的基本方案。尤其要強化對配電系統(tǒng)建設(shè)情況的關(guān)注，以保證充電系統(tǒng)可以成熟完整地適應(yīng)電壓控制工作的開展需要，為充電樁成熟地適應(yīng)電車充電的實際需求提供幫助。在制定充電樁故障管理的具體策略過程中，要強化對隔離線路價值的關(guān)注。尤其要對供電系統(tǒng)的安全存在不足的情況下，充電樁的質(zhì)量維護要求進行研究，使隔離電路在進行具體應(yīng)用的過程中，能夠更加全面地適應(yīng)電路之中各類部件的質(zhì)量控制需要，為充電樁具備更高質(zhì)量的安全性提供完整的支持。要從電路中各類部件配置的實際狀態(tài)出發(fā)，對充電樁相關(guān)的硬件資源配置方位進行合理化設(shè)計。尤其要強化對充電站具體構(gòu)建情況的關(guān)注，以保證充電樁可以有效地順應(yīng)配電方案的具體構(gòu)建需求，為充電樁充分適應(yīng)電動汽車對電力資源的實際需要提供幫助。

三、安科瑞充電樁運營管理平臺

 1、系統(tǒng)架構(gòu)

        安科瑞Acrelcloud-充電樁收費運營云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行；用戶通過微信小程序掃描二維碼，進行支付后，系統(tǒng)發(fā)起充電請求，控制二維碼對應(yīng)的充電樁完成電動汽車的充電過程。

        充電樁可選配WIFI模塊或GPRS模塊接入互聯(lián)網(wǎng)，配合加密技術(shù)和秘鑰分發(fā)技術(shù)，基于TCP/IP的數(shù)據(jù)交互協(xié)議，與云端進行直連。云平臺包含了充電收費和充電樁運營的所有功能，具體功能如下：

        資源管理：充電站檔案管理，充電樁檔案管理，用戶檔案管理，充電樁運行監(jiān)測，充電樁異常交易監(jiān)測。

        交易結(jié)算：充電價格策略管理，預(yù)收費管理，賬單管理，營收和財務(wù)相關(guān)報表

        用戶管理：用戶注冊，用戶登錄，用戶帳戶管理，消息管理

        充電服務(wù)：充電設(shè)施搜索，充電設(shè)施查看，地圖尋址，在線自助支付充電，充電結(jié)算，導(dǎo)航等

        微信小程序：掃碼充電，賬單支付等功能

        數(shù)據(jù)服務(wù)：數(shù)據(jù)采集，短信提醒，數(shù)據(jù)存儲和解析

        變壓器監(jiān)控：監(jiān)控充電站變壓器負荷，每個充電站配備一塊ARCM300T無線表，超負荷時系統(tǒng)自動對充電樁的進行調(diào)度管理，即當(dāng)負荷超過百分之五十時，系統(tǒng)會限制新增開始充電的充電樁的功率，降為百分之五十，當(dāng)變壓器負荷超過百分之八十時，系統(tǒng)將不允許新增充電樁開始充電，直到負荷下降為止。

2、平臺功能

2.1平臺登錄

        在瀏覽器打開云平臺鏈接、輸入賬戶名和權(quán)限密碼，進行登錄，防止未授權(quán)人員瀏覽有關(guān)信息。

2.2平臺首頁

        平臺首頁總覽每天的開戶數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時長，累計的開戶數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時長，以及相應(yīng)的環(huán)比增長和同比增長以及樁、站分布地圖導(dǎo)航、本月充電統(tǒng)計。

2.3實時監(jiān)控

充電站監(jiān)控

    充電站監(jiān)控頁面監(jiān)視用戶充電槍總數(shù)、正在充電的槍數(shù)、空閑槍數(shù)、插槍數(shù)量、故障槍數(shù)量等，匯總了用戶擁有各樁的當(dāng)日充電總次數(shù)、總電量、總時長，進行負荷限制、故障查詢。

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• 充電槍監(jiān)控

•     充電樁監(jiān)控頁面充電槍的基本信息、今日充電電量、今日充電次數(shù)、今日充電時長和累計充電電量、累計充電次數(shù)、累計充電時長等、充電電壓電流等參數(shù)。

2.4微信小程序

• 搜索與使用

微信小程序可以通過掃描二維碼和微信文字搜索找到，點擊后可以加入到小程序列表，如下圖所示

• 授權(quán)登錄界面

用戶通過搜索或者掃碼等途徑初次打開小程序時，會進入這個頁面，需要用戶授權(quán)登錄才可以進入小程序主功能頁面，如圖所示：

• 主功能頁

初次進入主功能頁時需要授權(quán)定位才可以使用地圖相關(guān)功能，在地圖上查看到當(dāng)前所在區(qū)域的充電站，查看充電站信息，可以進行掃碼充電操作，地圖導(dǎo)航等。

• 充電

掃描充電槍上的二維碼，如果當(dāng)前充電樁可用即可進入充電選擇頁面，可以查看到當(dāng)前的充電站名稱、充電槍名稱，以及當(dāng)前的賬戶余額，電價和預(yù)計可充電量等數(shù)據(jù)，還可以查看當(dāng)前賬戶的歷史充電記錄。充電方式分為按時間充電、按金額充電、按電量充電這三種方式。充電結(jié)束可以進進行評價。

• 個人信息

個人信息可以顯示當(dāng)前登錄賬號的昵稱和余額，同時包括、充值、充值記錄查詢、賬單查詢、充電記錄查詢、設(shè)置支付密碼等功能

3、硬件配置

3.1平臺服務(wù)器：建議按照我方推薦配置購買，或者客戶自己租用阿里云資源。

推薦硬件配置清單：（如申請阿里云可忽略）

若客戶自己租用阿里云服務(wù)器，服務(wù)器配置根據(jù)充電槍點數(shù)的不同，分別如下：

3.2現(xiàn)場推薦硬件配置清單：

四、安科瑞限流式保護器的介紹與選型

1、限流式保護器的設(shè)計

電氣防火限流式保護器可有效克服傳統(tǒng)斷路器、空氣開關(guān)和監(jiān)控設(shè)備存在的短路電流大、切斷短路電流時間長、短路時產(chǎn)生的電弧火花大，以及使用壽命短等當(dāng)弊端，發(fā)生短路故障時，能以微秒級速度快速限制短路電流以實現(xiàn)滅弧保護，從而能顯著減少電氣火災(zāi)事故，保障使用場所人員和財產(chǎn)的安全。

安科瑞ASCP200-1電氣防火限流式保護器的主要元件是固態(tài)開關(guān)，不同于傳統(tǒng)家用的空氣開關(guān)（微斷）。我們知道，傳統(tǒng)空氣開關(guān)的斷開是一種機械運動過程，分?jǐn)鄷r間需要幾十毫秒(一般30～50ms)，帶負載斷開時通常伴隨有電弧的產(chǎn)生。而固態(tài)開關(guān)的斷開則是依靠半導(dǎo)體內(nèi)部的載流子運動實現(xiàn)，分?jǐn)鄷r間微秒級，速度快，無電弧產(chǎn)生。

如圖1所示，當(dāng)發(fā)生短路故障時，傳統(tǒng)空氣開關(guān)在電流升至C點時才能動作，且無法瞬時切斷電流，而固態(tài)開關(guān)則可以在電流升至B點時即瞬間切斷短路電流。

圖1短路故障前后電流與時間關(guān)系圖

從流過電阻的電流熱量公式Q=I2Rt，可以很容易看出，傳統(tǒng)空氣開關(guān)與固態(tài)開關(guān)在短路時所釋放的能量差別可以達到數(shù)千倍之多。因此當(dāng)裝配限流式保護器的回路發(fā)生短路故障時，就可以避免電弧的產(chǎn)生，從而有效降低了電氣火災(zāi)。

2、ASCP200-1功能特點

ASCP200-1型電氣防火限流式保護器是單相限流式保護器，較大額定電流為63A。主要功能如下：

A）短路保護功能，線路發(fā)生短路故障時，能在150微秒內(nèi)實現(xiàn)快速限流保護；

B）過載保護功能，線路持續(xù)過載時，保護器限流保護；

C）表內(nèi)超溫保護功能，保護器內(nèi)部器件工作溫度過高時，保護器限流保護；

D）過/欠壓保護功能，線路欠壓或過壓時，保護器或限流保護（可設(shè)）；

E）電纜溫度監(jiān)測功能，被測線纜溫度超過設(shè)定值時，保護器或限流保護（可設(shè)）；

F）漏電流監(jiān)測功能，線路漏電超過設(shè)定值時，保護器或限流保護（可設(shè)）；

G）通訊功能，保護器配置1路RS485接口，1路2G無線通訊，可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到安科瑞Acrel-6000安全云平臺，或第三方監(jiān)控軟件或平臺，從而實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

3、ASCP200-1技術(shù)參數(shù)

4、應(yīng)用方案圖示

        ASCP200-1型電氣防火限流式保護器建議安裝在入戶開關(guān)下端，額定電流值根據(jù)入戶開關(guān)的具體規(guī)格進行設(shè)置，典型應(yīng)用示意圖如圖2所示：

圖2ASCP200-1家用防火解決方案安裝示意圖

5、使用注意事項

        在選用限流式保護器時，限流式保護器的設(shè)定的額定電流應(yīng)該與其前上級的斷路器的額定電流保持一致。例如，當(dāng)限流式保護器輸入端斷路器的額定電流為32A時，應(yīng)將限流式保護器的額定電流設(shè)置為32A。為保障限流式保護器的正常使用，嚴(yán)禁將其使用于與其前端斷路器的額定電流不匹配的配電線路中。

        ASCP200系列采用限流式保護器采用壁掛式安裝，可以掛墻安裝，也可以安裝在箱體內(nèi)，應(yīng)確保安裝場所無滴水、腐蝕性化學(xué)氣體和沉淀物質(zhì)，并注意環(huán)境溫度和通風(fēng)散熱。

        為確?？煽窟B接，接線時應(yīng)按接線圖進行，同時為了防止接頭處接觸電阻過大而導(dǎo)致局部過熱，也避免因接觸不良而導(dǎo)致保護器工作不正常，線頭應(yīng)采用合適大小的U形冷壓頭壓接后，再插入保護器相應(yīng)端子上并將螺釘擰緊壓實。

        保護器內(nèi)部帶有交流電，嚴(yán)禁非專業(yè)人士擅自打開產(chǎn)品外殼。保護器在使用期間，若被保護線路發(fā)生短路或過載故障而被限流保護時，保護器仍處于帶電狀態(tài)，不允許隨意碰觸用電線路的金屬部分。待檢查線路，并排除故障后，長按保護器的復(fù)位按鍵約2秒鐘，使保護器恢復(fù)正常運行時。

        當(dāng)保護器因超溫而發(fā)生限流保護時，則可能是因為負載電流過大，環(huán)境溫度過高或通風(fēng)散熱不良等原因?qū)е?，可通過加強通風(fēng)等措施，等保護器溫度降下來后，再長按復(fù)位鍵，使保護器復(fù)位，恢復(fù)正常運行。

五、結(jié)束語

        大型公交立體車庫的配電設(shè)計是保證公交車的供電得到優(yōu)化處置的關(guān)鍵。在當(dāng)前社會各界對大型公交充電樁的配電設(shè)計具備較高關(guān)注的情況下，加強對立體車庫建設(shè)情況的關(guān)注，并制定符合大型公交實際應(yīng)用需要的具體策略，對于提升大型公交充電樁配電設(shè)計的綜合質(zhì)量，具有十分重要的意義。

參考文獻

[1]陳恩.某商業(yè)綜合體地下車庫電動汽車充電樁的電氣設(shè)計[J].江西建材，2017，（4）：215-216

[2]巴全龍.某大型公交立體車庫電動汽車充電樁配電設(shè)計探討

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06版

作者簡介：侯文莉，女，現(xiàn)任于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事電瓶車充電樁的研發(fā)和應(yīng)用