充電樁

充電樁其功能類似于加油站里面的加油機，可以固定在地面或墻壁，安裝于公共建筑（公共樓宇、商場、公共停車場等）和居民小區停車場或充電站內，可以根據不同的電壓等級為各種型號的電動汽車充電。充電樁的輸入端與交流電網直接連接，輸出端都裝有充電插頭用于為電動汽車充電。充電樁一般提供常規充電和快速充電兩種充電方式，人們可以使用特定的充電卡在充電樁提供的人機交互操作界面上刷卡使用，進行相應的充電方式、充電時間、費用數據打印等操作，充電樁顯示屏能顯示充電量、費用、充電時間等數據。

功能

充電樁（栓）能實現計時、計電度、計金額充電，可以作為市民購電終端。同時為提高公共充電樁（栓）的效率和實用性，今后將陸續增加一樁（栓）多充和為電動自行車充電的功能。[1]

發展歷程

充電樁充電樁

截至目前 ， 我國電動汽車充電站大多局限于電動公交汽車或內部集團用車 ， 還沒有建成真正面向不同用戶的充電站服務網絡 。 已經建成或在建的比較有代表性的充電站有如下內容 。2006 年 ， 比亞迪在深圳總部建成深圳首個電動汽車充電站 。

2008 年 ， 北京市奧運會期間建設了國內第一個集中式充電站 ， 可滿足 50 輛純電動大巴車的動力電池充電需求 。

2009 年 10 月 ， 上海市電力公司投資建成上海漕溪電動汽車充電站 ， 是國內第一座具有商業運營功能的電動汽車充電站 。2009 年底 ， 北京首科集團在健翔橋建設完成了國內第一個包含完整智能微網的北京純 電動乘用車示范充電站 。

2009 年 12 月 31 日 ， 南方電網投產的首批電動汽車充電站 （ 樁 ） 在深圳建成投運 ， 建設規模為 2個充電站 、134 個充電樁（栓） 。

2010 年 3 月 31 日 ， 國家電網公司唐山南湖充電站建成投運 ， 是我國首座國家電網典型設計充電站 ， 可同時為 10 臺電動汽車按快充和慢充兩種方式進行充電作業 。

種類

按安裝方式分

可分為落地式充電樁、掛壁式充電樁。落地式充電樁適合安裝在不靠近墻體的停車位。掛壁式充電樁適合安裝在靠近墻體的停車位。

按安裝地點分

按照安裝地點，可分為公共充電樁和專用充電樁。 公共充電樁是建設在公共停車場（庫）結合停車泊位，為社會車輛提供公共充電服務的充電樁。 專用充電樁是建設單位（企業）自有停車場（庫），為單位（企業）內部人員使用的充電樁。 自用充電樁是建設在個人自有車位（庫），為私人用戶提供充電的充電樁。 充電樁一般結合停車場（庫）的停車位建設。安裝在戶外的充電樁防護等級不應低于IP54。安裝在戶內的充電樁防護等級不應低于IP32。

按充電接口數分

可分為一樁一充和一樁多充。

按充電方式分

充電樁（栓）可分為直流充電樁（栓），交流充電樁（栓）和交直流一體充電樁（栓）。

技術實現

電[2]  動汽車充電樁作為電動汽車的能量補給裝置，其充電性能關系到電池組的使用壽命、充電時間。這也是消費者在購買電動汽車之前最為關心的一個方面之一。實現對動力電池快速、高效、安全、合理的電量補給是電動汽車充電器設計的基本原則，另外，還要考慮充電器對各種動力電池的適用性。

快速充電器的控制系統組成：

快速充電器的控制系統

采用了智能化的變脈沖充電方式，即采用充電電流脈沖，包括充電脈沖T1間歇脈沖T2以及放電脈沖T3。

地面充電站中充電器的方案

地面充電站中充電器的方案，該充電器由一個能將輸人的交流電轉換為直流電的整流器和一個能調節直流電功率的地面充電站中充電器的方案功率轉換器組成，通過把帶電線的插頭插入電動汽車上配套的插座中，直流電能就輸入蓄電池對其充電。充電器設置了一個鎖止杠桿以利于插入和取出插頭，同時杠桿還能提供一個確定已經鎖緊的信號以確保安全。根據充電器和車上電池管理系統相互之間的通訊，功率轉換器能在線調節直流充電功率，而且充電器能顯示充電電壓、充電電流、充電量和充電費用。這只是充電樁的基本原理，許多細節問題都應在實際應用中不斷改進，已得到最便捷的使用方案。

建設要求

作為電網配用電側的電動汽車充電樁（栓），其結構的特殊性決定了自動化通信系統的特點是被測點多且分散、覆蓋面廣、通信距離短。并且隨著城市的發展，網絡拓撲要求具有靈活性和擴展性的結構，因此，電動汽車充電樁（栓）通信方式的選擇應考慮如下問題：

（1） 通信的可靠性——通信系統要長期經受惡劣環境和較強的電磁干擾或噪音干擾的考驗，并保持通信的暢通。

（2） 建設費用——在滿足可靠性的前提下，綜合考慮建設費用及長期使用和維護的費用。

（3） 雙向通信——不僅能實現信息量的上傳，還要實現控制量的下達。

（4） 多業務的數據傳輸速率——隨著以后終端業務量的不斷增長，主站到子站、子站到終端之間通信對實現多業務的數據傳輸速率要求越來越高。

（5） 通信的靈活性和可擴展性——由于充電樁（栓）具有控制點面多、面廣和分散的特點，要求采用標準的通信協議，隨著“ALL IP”網絡技術趨勢的發展以及電力運營業務的不斷增長，需要考慮基于IP的業務承載，同時要求便于安裝施工、調試、運行、維護。

技術要求

交流式

交流充電樁（栓）技術要求

1、環境條件要求

① 工作環境溫度：-20℃～+50℃；

② 相對濕度：5%～95%；

③海拔高度：≤1000m；

④ 安裝地點：戶外；

⑤ 抗震能力：地面水平加速度 0.3g；

地面垂直加速度 0.15g；

設備應能承受同時作用持續三個正弦波，并且安全系數應大于1.67；

2、結構要求

① 交流充電樁（栓）殼體應堅固；

② 結構上須防止手輕易觸及露電部分；

③交流充電樁（栓）應選用厚度1.0以上鋼組合結構，表面采用浸塑處理，并充分考慮散熱的要求。充電樁（栓）應有良好的防電磁干擾的屏蔽功能；

④ 充電樁（栓）應有足夠的支撐強度，應提供必要設施，以保證能夠正確起吊、運輸、存放和安裝設備，且應提供地腳螺栓孔；

⑤ 樁（栓）體底部應固定安裝在高于地面不小于200mm的基座上?；娣e不應大于500mm×500mm；

⑥ 樁（栓）體外殼應采用抗沖擊力強、防盜性能好、抗老化的材質；

⑦ 非絕緣材料外殼應可靠接地；

3、電源要求

① 輸入電壓：單相220V；

② 輸出功率：單相220V/5KW；

③ 頻率：50Hz±2Hz；

④ 允許電壓波動范圍為：單相220V±15%；

4、電氣要求

① 插頭與插座正確連接確認成功后，帶負載可分合電路方可閉合，實現對插座的供電；

② 漏電保護裝置應安裝在供電電纜進線側；

③ 低壓配電設備及線路的保護應滿足《低壓配電設計規范》（GB/50053）中的相關規定；

④ 對IT系統配電線路，當第一次接地故障時，應由絕緣監察裝置發出音響或燈光信號，當發生第二次異相接地故障時應由過電流保護電器或漏電電流動作保護器切斷故障電路；

⑤ 照明配電系統中，照明和插座回路不宜由同一回路供電。插座回路的電源側應設置剩余 電流動作保護裝置，其額定動作電流為30mA；

6、安全防護功能

① 交流充電樁（栓）應具備急停開關，可通過手動或遠方通信的方式緊急停止充電；

② 交流充電樁（栓）應具備輸出側的漏電保護功能；

③ 交流充電樁（栓）應具備輸出側過流和短路保護功能；

④ 交流充電樁（栓）應具有阻燃功能；

7、IP防護等級

交流充電樁（栓）應遵守IP54（在室外），并配置必要的防雨、防曬裝置；

8、三防（防潮濕，防霉變，防鹽霧） 保護

充電機內印刷線路板、 接插件等電路應進行防潮濕、防霉變、防鹽霧處理，其中防鹽霧腐蝕能力滿足 GB/T 4797.6-1995《電工電子產品自然環境條件 塵、沙、鹽霧》中表9的要求，使充電機能在室外潮濕、含鹽霧的環境下正常運行；

9、防銹（防氧化）保護

充電樁（栓）鐵質外殼和暴露在外的鐵質支架、零件應采取雙層防銹措施，非鐵質的金屬外殼也應具有防氧化保護膜或進行防氧化處理；

10、防風保護

安裝在平臺上的充電機以及暴露在外的部件應能承受 GB/T 4797.5-9《電工電子產品自然環境條件降水和風》中表 9 規定的不同地區、不同高度處相對風速的侵襲；

11、防盜保護

電樁（栓）外殼門應裝防盜鎖，固定交流充電樁（栓）的螺栓必須在打開外殼門后方能安裝或拆卸；

12、溫升要求

交流充電樁（栓）在額定負載長期連續運行，內部各發熱元器件及各部位溫升應不超過Q/GDW 397\2009中表2規定；

13、平均故障間隔時間（MTBF）

MTBF應不小于8760h；

14、安裝垂直傾斜度不超過5%；

15、設備安裝地點不得有爆炸危險介質，周圍介質不含有腐蝕金屬和破壞絕緣的有害氣體及導電介質

直流式

a) 充電樁（栓）電源輸入電壓：三相四線380VAC±15%，頻率50Hz±5%；

b) 充電樁（栓）應滿足充電對象

c) 充電樁（栓）輸出為直流電，輸出電壓滿足充電對象的電池制式要求；

d) 最大輸出電流滿足充電對象的電池制式1C的充電要求，并向下兼容；

e) 充電方式分為常規和快速2種方式，常規為5小時充電方式，快速為1小時充電方式（針對不同電池類型選擇）；

f) 實現智能IC管理；

g) 每個充電樁（栓）自帶操作器，以供用戶進行充電方式選擇和操作指導，并顯示電動車電池狀態和用戶IC卡資費信息，實現無人管理；

h) 充電樁（栓）接口應符合GB/TXXXXXXXX電動汽車傳導式充電接口(暫行)中直流充電接口的相關規定；

i) 充電樁（栓）通訊接口采用CAN通訊接口，通信協議按照GB/TXXXXXXXX電動汽車電池管理系統與非車載充電機之間的通信協議(暫行)的規定執行（充電對象為鋰電池電動車）；

j) 充電樁（栓）對充電過程中的非正常狀態應具備相應的報警和保護功能；

k) 充電樁（栓）對電池的狀態要監控，根據電池的溫度，電壓對充電曲線，充電電流，充電壓自動調整；

l) 充電樁（栓）采用強制風冷；

m) 充電樁（栓）防護等級符合《GB 4208-1993 外殼防護等級(IP代碼)》IP54要求；

一體式

概述

快速充電樁（栓）設備采用交直流一體的結構。既可實現直流充電，也可以交流充電。白天充電業務多的時候，使用直流方式進行快速充電，當夜間充電站用戶少時可用交流充電進行慢充操作。

外形特點

1、人體工學設計，充分考慮中國人特點，安裝后整機高度、屏幕高度、鍵盤高度、充電接頭安放槽高度，適宜操作；

2、上出線口的形式，節省操作者一半的體力；

3、考慮人的使用習慣和耐用性，采用觸摸和鍵盤互為備份的操控，觸摸屏和鍵盤采用防雨、防塵的設計；

4、具備緊急停機的急停開關；具備充電接頭安放槽，安放槽可防水；5米長的軟電纜。

功能特點

1、提供人機交互操作；提供直流、交流充電接口；

2、具備語音提示功能；具備刷卡功能；

3、具備打印憑條的功能；

4、和BMS實時通信，獲取動力電池類型、單體電壓、剩余容量、溫度、告警等信息；

5、向充電機發生控制指令、開關信號，控制充電機啟動與停止，獲取充電機狀態信息；

6、具備充電接口的連接狀態判斷、聯鎖、控制導引等完善的安全保護控制邏輯；

7、具備CAN2.0B、RS485通訊接口，可以和集中監控通信，上送充電狀態信息；

8、具備漏電、短路、過壓、欠壓、過流等保護功能，確保充電樁（栓）安全可靠運行；防護等級IP54。