黃默涵，林鑫

(廣州粵能電力科技開發(fā)有限公司，廣東 廣州 510080)

摘要：電動(dòng)汽車交流充電樁作為電動(dòng)汽車的主要充電設(shè)備，其安全與可靠性直接關(guān)系到電動(dòng)汽車的可靠運(yùn)行與實(shí)際推廣應(yīng)用。簡要介紹了電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)組成和充電流程，探討了電動(dòng)汽車交流充電樁的測試方法，包括外觀和結(jié)構(gòu)要求檢查、指示燈檢查、控特種引和電纜連接測試、負(fù)荷控制信號測試、充電和讀寫卡功能測試及告警和事件功能測試等，為電動(dòng)汽車交流充電樁驗(yàn)收測試工作提供了技術(shù)保障。

隨著國家發(fā)展新能源戰(zhàn)略的推動(dòng)，電動(dòng)汽車發(fā)展迅速。目前，國內(nèi)電動(dòng)汽車使用多以企業(yè)和公交公司等服務(wù)型用戶為主，如何讓居民用戶能夠接受并使用電動(dòng)汽車，充電設(shè)施的配套是其全面推廣的基礎(chǔ)保障[1，2]。

作為電動(dòng)汽車主要充電設(shè)備的交流充電樁，應(yīng)具備能夠?yàn)殡妱?dòng)汽車提供安全、可靠的交流電源，并且能夠?yàn)榉菍I(yè)人員安全、方便地操作[3－5]。目前，國內(nèi)對交流充電樁的測試暫無具體的測試規(guī)程。

主要以中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《Q/CSG 11516.4－2010電動(dòng)汽車交流充電樁技術(shù)規(guī)范》(以下簡稱技術(shù)標(biāo)范)為檢驗(yàn)依據(jù)，結(jié)合交流充電樁的結(jié)構(gòu)和工作原理，對電動(dòng)汽車交流充電樁的功能測試問題進(jìn)行探討，并根據(jù)技術(shù)規(guī)范提出電動(dòng)汽車交流充電樁測試方法，為電動(dòng)汽車交流充電樁驗(yàn)收測試工作提供技術(shù)支持。

1電動(dòng)汽車交流充電樁

1.1交流充電樁簡介

電動(dòng)汽車交流充電樁，是指安裝于公共場所和居民小區(qū)停車場或充電站內(nèi)、與交流電網(wǎng)連接，為電動(dòng)汽車車載充電機(jī)提供交流電源的供電裝置，采用傳導(dǎo)方式為具有車載充電機(jī)的電動(dòng)汽車提供人機(jī)交互操作界面及交流充電接口，并具備相應(yīng)測控保護(hù)功能的專用裝置。具備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測、故障狀態(tài)監(jiān)測、充電分時(shí)計(jì)量、歷史數(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)組成

交流充電樁由樁體、電氣模塊、計(jì)量模塊三部分組成，樁體包括外殼和人機(jī)交互界面，電氣模塊包括充電插座、供電電纜、電源轉(zhuǎn)接端子排、安全防護(hù)裝置等，計(jì)量模塊包括電能表、計(jì)費(fèi)管理系統(tǒng)、讀寫裝置等。

交流充電樁的結(jié)構(gòu)如圖1所示，結(jié)構(gòu)說明見表1。

1.3交流充電樁充電流程

對交流充電樁連續(xù)進(jìn)行30次刷卡充電操作，并采集用戶充電卡交易數(shù)據(jù)記錄與主站數(shù)據(jù)進(jìn)行查驗(yàn)比對，確認(rèn)充電樁存儲數(shù)據(jù)的正確、連續(xù)、完整、有效[8]。

交流充電樁的充電流程圖如圖2所示。

2電動(dòng)汽車交流充電樁的測試

2.1外觀和結(jié)構(gòu)要求檢查

交流充電樁外觀不應(yīng)有明顯的凹凸痕、劃傷、裂縫和毛刺，鍍層不應(yīng)有脫落現(xiàn)象，標(biāo)識牌文字、符號應(yīng)清晰、耐久，接線應(yīng)牢固、可靠，樁體外必須配備急停按鈕，以防出現(xiàn)故障可以及時(shí)切斷電源。

充電樁外殼表面應(yīng)具備耐高溫、抗腐蝕老化、具有足夠的硬度，金屬表面應(yīng)做防腐蝕和防銹噴涂處理。樁體內(nèi)金屬零部件應(yīng)采取防銹處理或者采用不銹鋼材料。

七芯充電插座應(yīng)滿足中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《Q/CSG 11516.4－2010電動(dòng)汽車交流充電樁技術(shù)規(guī)范》中附錄A的技術(shù)要求。

2.2指示燈檢查

交流充電樁應(yīng)具有故障燈、運(yùn)行燈、充電指示燈，當(dāng)樁體處于通電運(yùn)行狀態(tài)時(shí)運(yùn)行燈亮，充電樁停電狀態(tài)時(shí)運(yùn)行燈滅。按交流充電樁充電流程進(jìn)入充電狀態(tài)時(shí)，運(yùn)行燈和充電指示燈亮；充電結(jié)束時(shí)，運(yùn)行燈亮，充電指示燈滅；當(dāng)充電樁通電運(yùn)行狀態(tài)下出現(xiàn)過壓、斷相、充電過程中斷電、維修門打開等故障時(shí)，充電樁運(yùn)行燈亮，故障燈亮(故障燈閃爍)；充電樁故障恢復(fù)時(shí)，運(yùn)行燈亮，故障燈熄滅。

2.3控特種引線和電纜連接測試

正常狀態(tài)下的電動(dòng)汽車交流充電樁控特種引電路振蕩器實(shí)時(shí)發(fā)出PWM電壓波形，當(dāng)充電插頭與充電樁供電插座可靠連接，準(zhǔn)備充電過程中，控特種引電路持續(xù)工作，當(dāng)檢測點(diǎn)PWM波形正電壓減半，并且該狀態(tài)維持2s后，充電樁確認(rèn)控特種引電路閉環(huán)，識別車輛正確連接，允許充電。當(dāng)控特種引線回路出現(xiàn)斷點(diǎn)，檢測點(diǎn)電壓改變，則充電樁中斷充電過程。控特種引線原理如圖3所示，其中Ｒ1和Ｒ3標(biāo)稱值為1k。

使用7芯電動(dòng)汽車充電插頭，模擬汽車充電過程。在試驗(yàn)用7芯充電插頭的控特種引線與保護(hù)性接地線之間加1k的電阻，再串一個(gè)二極管，將示波器接于圖3中的5、6兩點(diǎn)，示波器顯示充電樁振蕩器發(fā)出的PWM波形幅值，當(dāng)充電插頭插入充電樁時(shí)，樁體內(nèi)控特種引線電路形成回路，控特種引線檢測點(diǎn)PWM正電壓減半，充電樁檢測到7芯插座正確接入并允許充電，從而模擬汽車連接確認(rèn)，由于插頭插入不到位等原因?qū)е鲁潆姌段礄z測到插頭時(shí)，PWM波形幅值維持不變，充電樁不能啟動(dòng)充電[9]。

2.4負(fù)荷控制信號測試

充電樁必須具備接收上層主站負(fù)荷控制信號，及時(shí)調(diào)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(jī)設(shè)置到相應(yīng)的負(fù)荷工作狀態(tài)，從而調(diào)整車載充電機(jī)的輸出功率。

當(dāng)車輛沒有連接時(shí)，充電樁控特種引線檢測點(diǎn)PWM正電壓標(biāo)稱值為12V，車輛確認(rèn)連接后，檢測點(diǎn)正電壓標(biāo)稱值變?yōu)?V，充電樁完成充電準(zhǔn)備。PWM占空比在5%～80%±2%的區(qū)間內(nèi)可調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)主站對充電樁的負(fù)荷可調(diào)，可用的線電流和占空比成線性比例關(guān)系，如圖4所示。

2.5充電和讀寫卡功能測試

充電樁能讀取用戶充電卡內(nèi)帳戶信息，用戶需要通過充電卡完成開始充電、結(jié)束充電的過程，充電結(jié)束，充電樁能將數(shù)據(jù)反寫回卡中。充電樁支持充電過程中可根據(jù)多個(gè)不同時(shí)段不同費(fèi)率對用戶賬號實(shí)時(shí)扣費(fèi)。

按照圖2充電流程操作，充電樁能從客戶充電卡內(nèi)獲取賬戶信息，在顯示屏上顯示包括用戶卡內(nèi)余額、充電時(shí)段費(fèi)率、充電電量、消費(fèi)金額、充電持續(xù)時(shí)間等，并鎖定用戶賬號，確認(rèn)連接后，充電開關(guān)閉合，自動(dòng)開始充電；再次刷卡后，充電開關(guān)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(jìn)行充電費(fèi)用自動(dòng)扣取，并解除鎖定。充電樁應(yīng)能識別客戶充電卡并正確完成對應(yīng)功能，當(dāng)用戶充電過程中充電樁發(fā)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(jìn)行結(jié)算。

充電樁在充電狀態(tài)下其他用戶卡刷卡時(shí)，不能進(jìn)行結(jié)算，并能夠提示用戶卡錯(cuò)誤信息，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的功能。

2.6告警和事件功能測試

交流充電樁在試驗(yàn)過程中必須符合表2中所列的各項(xiàng)告警功能，并在顯示屏做出相應(yīng)的告警提示，使用戶能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)避免誤操作，并且相關(guān)的故障告警信息能夠?qū)崟r(shí)地上傳至監(jiān)控主站，告警功能試驗(yàn)項(xiàng)目和試驗(yàn)要求，見表2。

充電樁故障、充電狀態(tài)改變等均應(yīng)有事件記錄，充電樁對事件記錄應(yīng)具有掉電保持功能，告警信息能夠?qū)崟r(shí)遠(yuǎn)程上傳主站，充電樁應(yīng)能儲存不少于100條事件記錄。

3結(jié)束語

隨著電動(dòng)汽車的發(fā)展，電動(dòng)汽車充電設(shè)施也將隨之配套和普及，安裝在各種環(huán)境下的交流充電樁如何保證其簡便、安全、可靠地為用戶所使用，必須在其安裝于現(xiàn)場前進(jìn)行必要的功能測試。依據(jù)南方電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《Q/CSG 11516.4－2010電動(dòng)汽車交流充電樁技術(shù)規(guī)范》，詳細(xì)介紹了電動(dòng)汽車交流充電樁的功能測試方法，為電動(dòng)汽車充電設(shè)施的驗(yàn)收測試提供了技術(shù)支撐。

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