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新能源汽车充电设施的电气设计与实施研究

杨杰
摘 要 在社会经济发展和科学技术进步的同时，也给我国以及全球的能源带来危机。为此，我国政府以及相关企业也已经认识到节能减排的重要性，特别是对于汽车企业来说，汽车技术未来发展的方向主要集中在节能与减排这两个方面。但是在发展电动汽车的过程中，由于充电配套设施不完善，充电桩建设不完善，就在一定程度上严重制约了新能源汽车的发展。因此，本文对新能源汽车充电设施的电气设计与实施进行认真的分析与研究，并提出了几条合理化建议。
关键词 新能源汽车;充电设施;电气设计
引言
新能源电动汽车是一种以电为驱动力的汽车，它是一种新型的无污染、零排放的新型绿色交通工具。在我国现阶段，新能源电动汽车的普遍应用以及大范围的推广不仅可以在一定程度上缓解能源危机和气候变暖的问题，而且也有利于生态环境的保护，减少大气污染。新能源电电动汽车可以有效实现低碳环保，充分利用可再生能源的目标[1]。
1新能源汽車充电设施电气设计的主要内容
新能源汽车充电设施电气设计中，涉及电动汽车充电装置的电气设计工作主要包含以下三个方面：①前期方案配合。即根据现行政策法规，配合建筑专业合理确定需设置的新能源电动汽车数量。同时在电气方案阶段经济合理的估算电动汽车充电装置用电容量及相关变压器容量。②电动汽车充电装置的配电设计。主要工作包含根据不同建筑物性质和电动汽车使用情况，合理选用电动汽车充电设施并设计配电系统。具体设计要点后文详述。③为新建及改扩建项目提供优质的咨询服务。在电气设计工作中经常有甲方咨询笔者，到底需要设多少充电桩，验收有什么要求？电费有没有优惠？已经建成的项目怎么加充电桩？是否需要增容？新增用电容量报装有没有优惠政策？这就要求设计师除完成基础设计工作外，还应掌握现行国家和地方政策要求，更好地为建设方提供咨询服务，协助他们做好决策[2]。
2新能源汽车充电设施的电气设计
2.1 设备分类及主要技术特点
新能源汽车充电设施电气设计中，新能源汽车充电桩主要分为快充和慢充两种。快充型充电桩即直流充电桩，充电桩内置整流设备能直接为新能源汽车的蓄电池提供直流电能。直流快充桩输入为380V交流电源，不同生产厂家的设备最大输出功率从22kW到220kW不等。高端进口品牌的直流快充桩相对输出电流、电压变化范围较宽，对不同类型的电动汽车配适性更强。直流充电桩以立柱式落地安装为主。慢充型充电桩即交流充电桩，输入为单相交流电，输出也为交流电，需通过配适的微型车载充电机向汽车蓄电池供电。具体又分为家庭型慢充桩和公用型慢充桩两种。家庭型慢充桩输出功率较低，仅为2～2.8kW左右，充电时间偏长，即使为低续航里程、小电池容量的北汽e150ev充电，至少也要12小时才能充满。但家庭型慢充桩投资低，很多新能源汽车又有购车赠壁挂式充电桩的业务，故深受房地产开发商的欢迎。在笔者设计的某住宅项目中，建设方要求按家庭型交流慢充桩设计。相关管线仅施工至壁挂式充电桩前端，在底边距地1.5米处预埋拉线盒，WD-ZBYJ型电线末端采用电工胶布包裹待用，验收交付时用底盒盖板遮挡。壁挂式充电桩由设备厂家后期再行安装调试。该方法获得了当地规划、质检、节能等部门的认可并通过了各项验收。公用型慢充桩输出功率相对略大一些，一般在5%7.5kW左右，输出电流32A，常规充满时间也大于6小时[3]。
2.2 充电机选型
单台充电机也有电压限制，它最大的充电电压是电动汽车内装载的电池数量×单体电池的最大充电电压，直流充电机电流也可以根据按0.3～1C进行选择。如果单台充电机不能符合电动汽车的充电时间和充电电流的具体要求，就可以把多台同型号充电功率模块的并联工作模式进行合理的结合，从而组建出容量更大的充电机，在并机之后，输出电压为单套充电功率模块输出电压，输出电流为单套充电功率模块输出电流叠加总和[4]。
2.3 充电设施配电系统设计
第一，需要根据充电设施的使用场所、新能源汽车蓄电池的容量以及充电设施的类型等因素，确定配电系统设计需要的参考数据。充电设施使用的场所不同，其充电高峰期的需求和时间也有所不同，因此，需要考虑变压器工作的载荷情况，确定配电系统系数。此外，若是需要改建或是扩建，则重点审核变压器的容量和载荷情况，确定其是否满足改建扩建的需求。第二，确定配电系统的负荷等级。通常情况下政府部门的充电设施可看作是二级负荷，而民用建筑的负荷等级则为三级，相关的监控系统和计量系统可以看作是二级负荷。此外，对于有特殊用途的场所则需要根据实际情况确定负荷等级。第三，充电设施配电箱的设计。新能源汽车的充电设施需要按照区域配电，而配电箱提供的配电范围则不宜过大，应以不跨越防火分区为主，线路的回路设计最好不超出十回，安装时配电箱最好与地面保持约30cm的距离，并结合相应的防护等级实施安装。配件箱一般需要安装在附近的配电车间或是管理室中，若是安装在车库等室外场所，则需要安装一定的防护措施，避免撞击等损坏配电箱，影响新能源汽车充电设施的安全使用[5]。
3结束语
新能源汽车的普及和发展离不开充电设施的建设。充电设施的电气设计工作在未来几年仍会是设计师们关注的焦点。电气设计师应立足规范，积极跟上新政策的步伐，收集相关数据，提升设计水平。希望以上的分析和总结，能对今后新能源汽车充电设施的设计有所帮助。
参考文献
[1] 盛健.新能源汽车充电设施的电气设计与实施研究[J].武汉勘察设计，2018，（5）：28-34.
[2] 王宇.汽车充电设施建设与电气设计[J].现代建筑电气，2017，（S1）：19-22.
[3] 傅明华.新能源汽车汽车充电设施电气设计[J].现代建筑电气，2017，8（2）：47-48，66.
[4] 赵丽坤，李泽江.高校校园电动汽车充电设施建设方案研究[J].科技视界，2018，（1）：37-38.
[5] 戴咏夏，刘敏.电动汽车充电设施接入对配套电网建设的影响[J].电力建设，2018，（7）：89-93.

-全文完-