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：電動汽車交流充電樁作為電動汽車的主要充電設(shè)備，其安全與可靠性直接關(guān)系到電動汽車的可靠運行與實際推廣應(yīng)用。簡要介紹了電動汽車的結(jié)構(gòu)組成和充電流程，探討了電動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，為電動汽車交流充電樁驗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，電動汽車發(fā)展迅速。目前，國內(nèi)電動汽車使用多以企業(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]。

作為電動汽車主要充電設(shè)備的交流充電樁，應(yīng)具備能夠為電動汽車提供安全、可靠的交流電源，并且能夠為非專業(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)有限責任公司企業(yè)標準《Q/CSG 11516.4－2010電動汽車交流充電樁技術(shù)規(guī)范》(以下簡稱技術(shù)標范)為檢驗依據(jù)，結(jié)合交流充電樁的結(jié)構(gòu)和工作原理，對電動汽車交流充電樁的功能測試問題進行探討，并根據(jù)技術(shù)規(guī)范提出電動汽車交流充電樁測試方法，為電動汽車交流充電樁驗收測試工作提供技術(shù)支持。

1電動汽車交流充電樁

1.1交流充電樁簡介

電動汽車交流充電樁，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，為電動汽車車載充電機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的電動汽車提供人機交互操作界面及交流充電接口，并具備相應(yīng)測控保護功能的專用裝置。具備運行狀態(tài)監(jiān)測、故障狀態(tài)監(jiān)測、充電分時計量、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(zhuǎn)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(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)進行查驗比對，確認充電樁存儲數(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)有限責任公司企業(yè)標準《Q/CSG 11516.4－2010電動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、運行燈、充電指示燈，當樁體處于通電運行狀態(tài)時運行燈亮，充電樁停電狀態(tài)時運行燈滅。按交流充電樁充電流程進入充電狀態(tài)時，運行燈和充電指示燈亮；充電結(jié)束時，運行燈亮，充電指示燈滅；當充電樁通電運行狀態(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，充電樁運行燈亮，故障燈亮(故障燈閃爍)；充電樁故障恢復(fù)時，運行燈亮，故障燈熄滅。

2.3控特種引線和電纜連接測試

正常狀態(tài)下的電動汽車交流充電樁控特種引電路振蕩器實時發(fā)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，控特種引電路持續(xù)工作，當檢測點PWM波形正電壓減半，并且該狀態(tài)維持2s后，充電樁確認控特種引電路閉環(huán)，識別車輛正確連接，允許充電。當控特種引線回路出現(xiàn)斷點，檢測點電壓改變，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標稱值為1k。

使用7芯電動汽車充電插頭，模擬汽車充電過程。在試驗用7芯充電插頭的控特種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(fā)出的PWM波形幅值，當充電插頭插入充電樁時，樁體內(nèi)控特種引線電路形成回路，控特種引線檢測點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，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，PWM波形幅值維持不變，充電樁不能啟動充電[9]。

2.4負荷控制信號測試

充電樁必須具備接收上層主站負荷控制信號，及時調(diào)制振蕩信號的占空比，車輛接收到占空比判斷信號，車載充電機設(shè)置到相應(yīng)的負荷工作狀態(tài)，從而調(diào)整車載充電機的輸出功率。

當車輛沒有連接時，充電樁控特種引線檢測點PWM正電壓標稱值為12V，車輛確認連接后，檢測點正電壓標稱值變?yōu)?V，充電樁完成充電準備。PWM占空比在5%～80%±2%的區(qū)間內(nèi)可調(diào)，從而實現(xiàn)主站對充電樁的負荷可調(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(nèi)獲取賬戶信息，在顯示屏上顯示包括用戶卡內(nèi)余額、充電時段費率、充電電量、消費金額、充電持續(xù)時間等，并鎖定用戶賬號，確認連接后，充電開關(guān)閉合，自動開始充電；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行充電費用自動扣取，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行結(jié)算。

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

2.6告警和事件功能測試

交流充電樁在試驗過程中必須符合表2中所列的各項告警功能，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地上傳至監(jiān)控主站，告警功能試驗項目和試驗要求，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遠程上傳主站，充電樁應(yīng)能儲存不少于100條事件記錄。

3結(jié)束語

隨著電動汽車的發(fā)展，電動汽車充電設(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)場前進行必要的功能測試。依據(jù)南方電網(wǎng)公司企業(yè)標準《Q/CSG 11516.4－2010電動汽車交流充電樁技術(shù)規(guī)范》，詳細介紹了電動汽車交流充電樁的功能測試方法，為電動汽車充電設(shè)施的驗收測試提供了技術(shù)支撐。

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