浅谈民用建筑地下车库充电桩的配电策略

摘要：人们生活水平不断提高，私家车几乎成为家家户户需要的出行设备，为生态环境带来较大压力，为改善该种状况，国家逐渐重视新能源汽车的开发，并取得了一定效果。电动汽车作为新能源汽车，已经拥有一定市场，但是，因充电困难，充电地点难寻，影响了电动汽车的普及，对此，民用建筑的地下车库建设充电桩，为电动汽车提供电能，对其的普及具有重要意义。
关键词：民用建筑；地下车库；充电桩配电；策略
引言
       当前，我国常用的新能源汽车主要有油电混合型汽车、纯电动汽车两种，为推动新能源汽车的普及，逐渐取代燃油型汽车，降低环境压力，保障动力源的供应是关键。对此，应在民用建筑中设置相应的充电设施，保障汽车停在车库后能够随时供电，不影响汽车的运行。
一、充电桩的分类    
       随着电动汽车不断发展，充电桩类型也随着增多，但是，总体而言，充电桩主要包含两个类型：直流充电桩，交流充电桩。前者主要是由直流充电装置、充电机柜构成，具有电压、电流调整幅度大，能够直接将电能冲入电动汽车的锂电池中，充电速度较快，满足各种车型的需求。但是，该种充电方式容易损伤电池，降低电池的寿命，且占地面积较大。通常，其多被应用于城市交通停车场、企业专用停车场，在民用建筑停车场内应用较少。对于交流充电桩，其具有系统简单，占地面积小，操作简单等优势，但是，充电时间较长，主要适用于民用建筑地下车库。
二、地下车库充电桩配电过程中应注意的问题
        民用建筑是人们日常生活的地点，地下车库作为停车主要场地，也是较好的电动汽车配电场所，对此，在地下车库建立充电桩，能够更有效发挥作用，保障电动汽车供电，便于人们日常应用。
1、配置充电桩位置
      充电桩配置时，为保障所处位置的合理性，应考虑以下问题：电动汽车类别，民用建筑进出车流量，地下车库位置，配电设置等，设置充电桩位置与数量。同时，对于交流充电桩，应尽量将其放置在不同防火区，直流充电桩放置在车库进出口防火区，若充电桩较少，可直接设置在一个防火区，便于集中管理的同时，便利用户的应用。
2、配电箱设置
       在充电桩配电的位置，为保障电能供应的充足性，应设置若干配电箱，将配电箱安装在附近强电间中，便于操作与管理。同时，施工人员应根据配电箱数据，在电房的低压柜处设置一定量的回路，使其为电动汽车直接供电，减少不必要的麻烦。
3、充电桩的安装方法
       在民用建筑地下库内，充电桩的安装通常采用两种方式：落地式与壁挂式。落地式多选择装设在车额外端部，离地高度约30cm，壁挂式则是安装在墙上与柱上，是常见的充电桩装设方式。
4、回路设置
       在地下车库充电桩建设中，配电箱回路可选择短路保护、剩余电流保护等的低压断路器，有效保障充电桩的用电安稳，保护居民的人身、财产安稳。
三、民用建筑地下车库充电桩配电策略
1、注意充电桩配电接入点的设置
       民用建筑地下车库的充电桩，充电时间多在夜间，而人们住宅用电时间也多是夜间，此时，若将充电桩与住宅供电网络直接相连，则住宅供电负荷加大，为供电安稳性、可靠性等带来风险。
2、设置智能感应程序，使充电桩能够自动调整供电
      在电动汽车运行中，动力电池的能量密度、续航里程作为两个重要参数，直接与电池的寿命息息相关。通常，锂电池使用的寿命在5-8年间，充电循环的寿命在600-1000次，为保障锂电池的质量与寿命，在电池电量下降至百分之二十时，既需要充电，以防电池过电、放电，在电量充至百分之80~90时，应停止充电[3]。如此，方可保障电池能量弥补与续航里程，不影响人们对电动汽车的应用。但是，通常情况下，用户很少注意电池寿命安稳问题，在为电动汽车充时，大多是晚上充电，隔天早上关闭，为电池带来负面影响。对此，在充电桩配置时，应设置智能程序，使充电桩能够自动感应电动汽车充电量，达到百分之80~90左右时，立即停止供电，以此保护电动车内的锂电池寿命，为用户提供更好的服务。
3、科学设置充电桩数量
      在过去，电动汽车的行驶里程多在150km左右，随着科技的发展，国家越发重视电动汽车的续航时间，以此满足客户需求，推动电动汽车的普及。当前，电动车内锂电池能量密度再创新高，续航时间能够达到300km以上，基本满足多数人通勤历程、短途出行等的需求。电动汽车的续航里程加大，充电时间缩短，电动汽车普及率增高，只需要在民用建筑中设置充电桩，即可满足用户需求，然而，如何设置充电桩，保障成本较小化的同时，满足民用建筑内居民需求成为关键。以续驶里程300km/d计算，则电动汽车可行驶里程在120km左右，以每天平均通勤24km计算，则每台电动汽车需要每五天充电以此，即车位与充电桩比例为5：1。在民用建筑地下车库设置充电桩配电时，可依照车位的百分之二十设置充电桩即可。
4、远期充电桩配电的车位设计
        在地下车库配置电动汽车充电桩时，先期依照车位数量设置百分之二十的充电桩即可，但是，随着新能源汽车的不断普及，居民购买电动汽车的数量不断增多，充电桩数量必然会出现配电不足现象，影响居民应用。对此，在充电桩配电设计中，相关人员应观察电动车的充电机技术、电池技术、充电桩安稳检测技术等，为后期设置百分之一百车位数充电桩的配电打好基础。当前，我国电动汽车的发展速度曾曲线上升，民用建筑的地下车库充电桩应逐步增加，以此满足居民需求。
四、安科瑞充电桩运营管理平台
1、系统架构

       安科瑞Acrelcloud-充电桩收费运营云平台系统通过物联网技术对接入系统的充电桩站点和各个充电桩进行不间断地数据采集和监控，同时对各类故障如充电机过温保护、充电机输入输出过压、欠压、绝缘检测故障等一系列故障进行预警；用户通过微信小程序扫描二维码，进行支付后，系统发起充电请求，控制二维码对应的充电桩完成电动汽车的充电过程。
充电桩可选配WIFI模块或GPRS模块接入互联网，配合加密技术和秘钥分发技术，基于TCP/IP的数据交互协议，与云端进行直连。云平台包含了充电收费和充电桩运营的所有功能，具体功能如下：
资源管理：充电站档案管理，充电桩档案管理，用户档案管理，充电桩运行监测，充电桩异常交易监测。
交易结算：充电价格策略管理，预收费管理，账单管理，营收和财务相关报表
用户管理：用户注册，用户登录，用户帐户管理，消息管理
充电服务：充电设施搜索，充电设施查看，地图寻址，在线自助支付充电，充电结算，导航等
微信小程序：扫码充电，账单支付等功能
数据服务：数据采集，短信提醒，数据存储和解析
变压器监控：监控充电站变压器负荷，每个充电站配备一块ARCM300T无线表，超负荷时系统自动对充电桩的进行调度管理，即当负荷超过百分之五十时，系统会限制新增开始充电的充电桩的功率，降为百分之五十，当变压器负荷超过百分之八十时，系统将不允许新增充电桩开始充电，直到负荷下降为止。
2、平台功能
2.1平台登录
      在浏览器打开云平台链接、输入账户名和权限密码，进行登录，防止未授权人员浏览有关信息。

2.2平台首页
      平台首页总览每天的开户数、充值金额、充电金额、充电度数、充电次数、充电时长，累计的开户数、充值金额、充电金额、充电度数、充电次数、充电时长，以及相应的环比增长和同比增长以及桩、站分布地图导航、本月充电统计。

2.3实时监控
    充电站监控
      充电站监控页面监视用户充电枪总数、正在充电的枪数、空闲枪数、插枪数量、故障枪数量等，汇总了用户拥有各桩的当日充电总次数、总电量、总时长，进行负荷限制、故障查询。

充电枪监控
     充电桩监控页面充电枪的基本信息、今日充电电量、今日充电次数、今日充电时长和累计充电电量、累计充电次数、累计充电时长等、充电电压电流等参数。

2.4微信小程序
    搜索与使用
     微信小程序可以通过扫描二维码和微信文字搜索找到，点击后可以加入到小程序列表，如下图所示

授权登录界面
       用户通过搜索或者扫码等途径初次打开小程序时，会进入这个页面，需要用户授权登录才可以进入小程序主功能页面，如图所示：

主功能页
        初次进入主功能页时需要授权定位才可以使用地图相关功能，在地图上查看到当前所在区域的充电站，查看充电站信息，可以进行扫码充电操作，地图导航等。

充电
      扫描充电枪上的二维码，如果当前充电桩可用即可进入充电选择页面，可以查看到当前的充电站名称、充电枪名称，以及当前的账户余额，电价和预计可充电量等数据，还可以查看当前账户的历史充电记录。充电方式分为按时间充电、按金额充电、按电量充电这三种方式。充电结束可以进进行评价。

个人信息
     个人信息可以显示当前登录账号的昵称和余额，同时包括、充值、充值记录查询、账单查询、充电记录查询、设置支付密码等功能

3、硬件配置
3.1平台服务器：建议按照我方推荐配置购买，或者客户自己租用阿里云资源。
推荐硬件配置清单：（如申请阿里云可忽略）


若客户自己租用阿里云服务器，服务器配置根据充电枪点数的不同，分别如下：
3.2现场推荐硬件配置清单：

五、结语
     总而言之，随着节能减排政策的开展，电动汽车使用数量将不断增多，如此，充电桩的建设成为关键。然而，在民用建筑建设地下车库充电桩时，仍存在诸多问题，影响了充电桩的建设，影响了配电服务质量。
 
 
参考文献
[1]    赵蕾.民用建筑地下车库充电桩配电设计解决方案[J].智能建筑电气技术
[2]    徐三桃.民用建筑地下车库充电桩配电策略探讨
[3]    安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版
 
作者简介：王蒙蒙，女，现任于安科瑞电气股份有限公司，主要从事电瓶车充电桩的研发和应用，