民用建筑地下车库充电桩配电设计解决方案黄莎

民用建筑地下车库充电桩配电设计解决方案黄莎

黄莎

身份证号码：36220319861127XXXX

摘要：新能源电动车想要快速发展，充电问题必须首先解决，电动汽车充电模块中比较典型的就是直流充电桩电源模块，是电动汽车充电桩充电设备中不可缺少的重要组成部分。

关键词：充电桩；配电；设计

1电动汽车充电桩的主要充电方式

目前，我国建设的电动汽车充电设施，在城市的中心地区，以快速充电站为主；在家用或者偏远地区以充电桩为主，它具有低成本、建设方便的巨大优势。未来，充电站与充电桩将会共同发展，而充电桩的增加速度相对更快。充电桩的安装方式有所不同，落地式充电桩一般安装在停车场或者家用停车位；壁挂式充电桩比较适合安装在空间相对拥挤并且周围具有墙壁的固定建筑物上，如地下停车场或楼房式停车场。按照桩体提供的充电接口数量可分为一桩一枪式和一桩多枪式。一桩一枪式充电桩适用于停车密度不高的停车场；而一桩多枪式充电桩可同时为多辆电动汽车提供充电，适用于集中式公共停车场所。光伏太阳能直流充电桩需要经DC-DC变换器电路高升压变换输出，提供给电动汽车充电服务。

2充电桩建设技术

从经济的角度考虑，节约建设资金，应尽量减少基本配置；结合停车数量和和停车人员的流动性，建议最好按停车位10%的比例配置充电桩数量，设计过程中要注意以下几点：

（1）建设充电桩的时候，第一要考虑的就是电源问题，电源运用的主要是AC380V，采用三相五线制，停车场自身有配电房，在建设时考虑利用其内部备用的馈线开关来引接，如果引接有些吃力，还能进行加馈线柜等手段。

（2）充电桩的总电源接入专变负荷的时候，需要加装总计量装置，以便于与转变用户进行合理的资金结算；但是当其接入公变负荷的时候，是否加装总计量装置则不是很重要，加也可以，不加也可以。

（3）当安装区域比较狭窄时候，需要采用前开门式或者壁挂式的落地充电桩，若安装区域的安全条件不够完善，可以联系物业，申请进行平移停车位档杆的充电桩。具体安装时，需要结合区域的实际情况来定。

（4）在电缆敷设的时候，需要把原来的电缆沟作为基准，进行契合性敷设，并用要对强电和弱电进行隔离，以保证整体的质量跟预期的目标高度相符；而地下停车场的管线敷设，包括桥架敷设在内，都应尽量应用明敷的形式。另外，考虑到实际施工阶段地形影响范畴是比较广的，所以有必要在特殊区域中采取破复措施，合理缩减车库的破复面积。

（5）电动汽车交流充电桩建设涵盖的项目是比较多的，要对施工流程以及施工的成本进行综合的考量，以此来提升设计的整体指标。以提高施工便利性为基准，不断地优化通信形式，提高其通信质量的可靠性。在实际的设计阶段，应该在桩群之间应用低压宽带载波，充分地发挥无线局域网的应用能效，而工业方面则以太网交换机作为应用的主体，尤其是在就地组网中还应当融入EPON等技术；设计主站上行数据的时候，则应该进一步地强化与周边变电站光纤互联，并且在此基础上完成对小区域停车场的互联上送，只有各个级次逐步的延伸，以级量为硬性指标，才能进一步凸显其总体优势。

（6）在设置回路的阶段，应该结合停车场实际情况与现实的需求，对接地形式进行综合的衡量，接地形式以TN-S为基准，相对的全部的充电桩都以PE总线形式进行接地，在条件允许的情况下，可以在线路的最末端进行线路的交叉接地，这样既能保证接地能效，也能实现对整体结构的合理优化；把预付非卡型作为主体，以此来选择充电形式，这样一来能够提高结算的效率，以就地结算形式为核心，打破了对主站实时数据库的一种依赖性，局限性的问题也能一同得到合理地缩减。

3电动汽车充电桩的设计

电动汽车充电桩的相关技术参数如下：

输入电压：三相AC380V±15%输入频率：50Hz±10%

输出功率：＜90kW

输出电压范围：300V±100V稳压精度：＜0.5%

结合电动汽车充电桩的使用需求在对电动汽车充电桩进行智能化设计时主要分为以下几大部分：充能单元、人机交互界面、数据分析与采集模块等。充能单元主要是由交流接触器、电能表或是AC/DC转换器所组成，交流接触器控制外接交流电的通断，而AC/DC转换器则主要用于直流充电桩向电动汽车直接充电。电能表主要用于电能消耗的测量为智能充电桩中的计量单元，电能表将与电动汽车充电桩的控制单元进行直接通信用以将电能信息直接反馈至电动汽车充电桩的控制测量部分。对于电动汽车充电桩中的人机交互界将使用MCGS触摸屏来实现电动汽车充电桩相关数据的显示，使用Flash作为电动汽车充电桩中的闪存。电动汽车充电桩的主控单位将以TMS320LF2407型DSP作为主控单元用以对电动汽车充电桩中的各采集信号进行处理和运算，并实现对于电动汽车充电桩外围电路的控制。人机交互系统主要由人机交互界面和交易结算两大部分所组成，人机交互界面主要用于通过界面操作完成电动汽车蓄电池的自助充电并存储相关充电信息。交易结算单元用以完成电动汽车充电费用的计算和使用电量的统计及使用明细等。电动汽车充电桩中的安全防护单元分为紧急中止部分和自动安全防护两大部分，自动安全防护单元通过对电动汽车充电桩充电过程中的实时电流、电压等信号进行采集并传输至DSP中进行计算以判定电动汽车充电桩的运行状态是否正常，如数据异常将自动切断电动汽车充电桩并报警提示工作人员及时对其进行修复。紧急中止部分是用于突发状况的人工强制中断，保证电动汽车充电桩的运行安全。

3.2电动汽车充电桩的电路设计

3.2.1无桥PFC电路的设计

目前，无桥PFC电路和其他电路相比，具备输出电压高、功率因数高和可靠性高的优势，主要应用于中大功率的充电场合，正符合本文所要研究的汽车站充电桩的要求。无桥PFC电路的具体设计指标中，输入电压的波动范围是非常重要的一项指标，另外，电压的频率也是一项指标，还有就是直流电压的输出电压也是非常重要的，最后输出功率为5kW，开关的工作频率要求为50kHz，除此以外，额定负载时的谐波失真率要控制在10%以下，功率因数要高于0.95。

3.2.2输入电感的设计

由于电感的值越大，电感的体积就会越大，成本也会越高，尽管电感值越大越容易得到平滑的电流波形，但是并不是电感越大越好，我们要根据输入电流值的大小来确定。

3.2.3输出电容的设计

电容输出大小的设计取决于维持时间的长短问题，所谓的维持时间就是在没有电流输入的情况下，电容本身可以支持时间的长短。为了能够保证按照电动汽车充电桩的要求，我们要综合考虑以上所有因素，最终设计出符合要求的输出电容。

3.3充电桩移相全桥DC/DC电路的设计

目前，移相全桥DC/DC电路和其他电路相比，对本文所要研究的汽车站充电桩是非常适合的。充电桩移相全桥DC/DC电路的具体设计指标主要有以下几个，首先是交流电压的输入波动范围要求在380左右，而输出的电压最佳是800V，输出功率为5kW，开关的工作频率要求为50kHz，除此以外，电路的工作效率要高于0.95。

4结语

作为汽车工业可持续发展的核心便是电动汽车的技术，而制约电动汽车普及发展的一个重要因素便是当前相对滞后的电动汽车充电技术以及相对缺乏和不完善的基础充电设施。因此加快电动汽车充电基础设施的研发建立应该是与推广发展电动汽车一同开展的时代任务。

参考文献：

[1]陈双燕，甄璐.充电桩的设置和配电设计方案探讨[J].智能建筑电气技术，2017，11（03）：17-20.

[2]宋卫东，夏军，王秀兰.住宅小区地下车库充电桩设计初探[J].建筑电气，2017，36（12）：9-11.

[3]刘举祥.居住区电动汽车充电桩设计研究[J].科技与创新，2018（08）：105-106.