关于某大型公交立体车库电动汽车充电桩配电设计探讨

摘要：首先对电动汽车充电桩配电设计的基本分类情况进行了总结研究，并结合当前大型公交充电的实际需要，制定了提升立体车库之中电动汽车充电桩配电设计质量的具体策略。该策略对于提升电动汽车充电桩配电设计综合质量，具有十分重要的意义。
关键词：大型公交；立体车库；充电桩；配电设计
 

一、大型公交立体车库电动汽车充电桩配电设计存在的问题

1、电动汽车充电桩分类管理存在不足
        电动汽车充电桩的配电设计工作如果可以在分类管理策略的设计方面取得进展，则可以较为有效地适应电动汽车的优化应用需要。但是，一些大型公交立体车库在进行具体建设的过程中，对于充电桩的应用特征分析不够全面，尤其在制定电池充电管理策略的过程中，难以充分适应大型公交立体车库建设的实际需要，较终导致充电桩无法在分类设置方面取得进展。还有一些充电桩在制定具体的分类管理策略过程中，对于分类条件的研究存在不足，尤其对于立式充电桩和壁挂式充电桩的总数量考察不够全面，导致电动汽车充电桩的分类难以在关键性充电设施得到正确配置的情况下实现优化处置。还有一些充电桩在制定分类方案的过程中，对于充电桩的使用需求考察不够完整，对于公共充电桩以及具备专用性质的充电桩总结考察不够完整，在制定配电设计具体方案的过程中，无法有效地结合充电资源的总量特点进行充电桩硬件配置方案的构建，难以为大型公交立体车库凭借资源分类优化配电设计提供帮助。还有一些电动汽车在配电设计方面，对于汽车的充电类型总结存在不足，使得交流电和直流电的供给无法有效地实现比例划分，难以为电动汽车充电桩应用便捷性的优化提供帮助。
2、充电桩的基础性配置方案设计不够合理
        一些充电桩在制定基础性配置策略的过程中，缺乏对大型车库之中电力资源综合性供给方案的关注，尤其对于充电站能否充分适应电力线路的构建和使用需要缺乏足够的关注。这就使得充电桩的设计难以与其他类型电力设备的配置情况相适应，无法在基础性配电桩配置的过程中实现对配电设计基本方案的调整优化。还有一些充电桩的配电设计策略在制定的过程中，对于充电站现有的配电系统价值分析不够全面，尤其对于各类线路配置的可靠性总结不够充分。这就使得充电系统在进行具体操作应用的过程中，难以在电压控制、电路优化配置等方面取得进展，无法为充电桩进一步优化电力资源供给质量提供帮助。还有一些充电桩在进行设置的过程中，对于断路器的安装情况重视程度不足，缺乏对系统运行可靠性的研究。这就使得隔离电路的构建存在技术性不足，无法为电动公交车充分适应应用需要提供帮助。一些充电桩的设计对于电压的基本情况考察存在不足，缺乏对电压过载情况的重视。这就使得电路设计过程中的一些短路问题无法得到完整有效的控制，很难为充电桩充分适应电动车的充电需要提供支持。还有部分充电桩的设置对于自身方位的安全性了解存在不足，导致技术性问题产生的情况下，充电桩的部件难以有效地避免伤害，无法保证为电动汽车长时间提供稳定的充电服务。

二、大型公交立体车库电动汽车充电桩配电设计优化策略

1、提高电动汽车充电桩分类管理水平
 
        在充电桩配电设计方案制定的过程中，需要强化对充电桩分类价值的研究，尤其要对提升电力资源供给针对性的重要价值进行全面的分析，使电动汽车在制定充电桩实际应用方案的过程中，能够成熟地凭借充电桩的分类实现对电力资源供给质量的提高。在制定电动汽车充电桩的细化分类方案过程中，需要具体地结合电力资源供给的特点，对充电桩的安装条件予以研究，并将安装条件作为划分充电桩类别的重要参考条件。可以按照立体车库中，电动汽车电力资源供给的实际需要，对充电桩的分类策略进行设计，以保证电动汽车可以成熟有效地适应充电桩应用方案的设计需要，更好地提升充电桩的技术应用需求。要强化对充电桩服务对象的重视，虽然大型公交车的基本状况较为相似，但也需要对其公共属性加以研究，使充电桩硬件资源的配置可以更加有效地适应公交车应用的具体需要。
 
2、提高充电桩基础性配置方案设计合理性
 
        在制定充电桩配置的基本方案过程中，要强化对配电设计工作关联性因素的研究。尤其在进行配电方案制定的过程中，需要对充电桩相关的基础性硬件资源的价值进行有效的总结分析，为配电设计方案更好地适应充电桩应用需要提供帮助。在进行配电设计措施制定的过程中，要从关键性硬件资源配置应用的角度进行配置方案的调整。可以尝试从主控箱的角度出发，制定电力资源供给的基本方案。尤其要强化对配电系统建设情况的关注，以保证充电系统可以成熟完整地适应电压控制工作的开展需要，为充电桩成熟地适应电车充电的实际需求提供帮助。在制定充电桩故障管理的具体策略过程中，要强化对隔离线路价值的关注。尤其要对供电系统的安全存在不足的情况下，充电桩的质量维护要求进行研究，使隔离电路在进行具体应用的过程中，能够更加全面地适应电路之中各类部件的质量控制需要，为充电桩具备更高质量的安全性提供完整的支持。要从电路中各类部件配置的实际状态出发，对充电桩相关的硬件资源配置方位进行合理化设计。尤其要强化对充电站具体构建情况的关注，以保证充电桩可以有效地顺应配电方案的具体构建需求，为充电桩充分适应电动汽车对电力资源的实际需要提供帮助。
 

三、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：

四、安科瑞限流式保护器的介绍与选型

1、限流式保护器的设计
电气防火限流式保护器可有效克服传统断路器、空气开关和监控设备存在的短路电流大、切断短路电流时间长、短路时产生的电弧火花大，以及使用寿命短等当弊端，发生短路故障时，能以微秒级速度快速限制短路电流以实现灭弧保护，从而能显著减少电气火灾事故，保障使用场所人员和财产的安全。
安科瑞ASCP200-1电气防火限流式保护器的主要元件是固态开关，不同于传统家用的空气开关（微断）。我们知道，传统空气开关的断开是一种机械运动过程，分断时间需要几十毫秒(一般30～50ms)，带负载断开时通常伴随有电弧的产生。而固态开关的断开则是依靠半导体内部的载流子运动实现，分断时间微秒级，速度快，无电弧产生。
如图1所示，当发生短路故障时，传统空气开关在电流升至C点时才能动作，且无法瞬时切断电流，而固态开关则可以在电流升至B点时即瞬间切断短路电流。

图1短路故障前后电流与时间关系图
从流过电阻的电流热量公式Q=I2Rt，可以很容易看出，传统空气开关与固态开关在短路时所释放的能量差别可以达到数千倍之多。因此当装配限流式保护器的回路发生短路故障时，就可以避免电弧的产生，从而有效降低了电气火灾。
2、ASCP200-1功能特点

ASCP200-1型电气防火限流式保护器是单相限流式保护器，较大额定电流为63A。主要功能如下：
A）短路保护功能，线路发生短路故障时，能在150微秒内实现快速限流保护；
B）过载保护功能，线路持续过载时，保护器限流保护；
C）表内超温保护功能，保护器内部器件工作温度过高时，保护器限流保护；
D）过/欠压保护功能，线路欠压或过压时，保护器告警或限流保护（可设）；
E）电缆温度监测功能，被测线缆温度超过报警设定值时，保护器告警或限流保护（可设）；
F）漏电流监测功能，线路漏电超过报警设定值时，保护器告警或限流保护（可设）；
G）通讯功能，保护器配置1路RS485接口，1路2G无线通讯，可以将数据发送到安科瑞Acrel-6000安全云平台，或第三方监控软件或平台，从而实现远程监控。
3、ASCP200-1技术参数

4、应用方案图示
        ASCP200-1型电气防火限流式保护器建议安装在入户开关下端，额定电流值根据入户开关的具体规格进行设置，典型应用示意图如图2所示：

图2ASCP200-1家用防火解决方案安装示意图
5、使用注意事项
        在选用限流式保护器时，限流式保护器的设定的额定电流应该与其前上级的断路器的额定电流保持一致。例如，当限流式保护器输入端断路器的额定电流为32A时，应将限流式保护器的额定电流设置为32A。为保障限流式保护器的正常使用，严禁将其使用于与其前端断路器的额定电流不匹配的配电线路中。
        ASCP200系列采用限流式保护器采用壁挂式安装，可以挂墙安装，也可以安装在箱体内，应确保安装场所无滴水、腐蚀性化学气体和沉淀物质，并注意环境温度和通风散热。
        为确保可靠连接，接线时应按接线图进行，同时为了防止接头处接触电阻过大而导致局部过热，也避免因接触不良而导致保护器工作不正常，线头应采用合适大小的U形冷压头压接后，再插入保护器相应端子上并将螺钉拧紧压实。
        保护器内部带有交流电，严禁非*人士擅自打开产品外壳。保护器在使用期间，若被保护线路发生短路或过载故障而被限流保护时，保护器仍处于带电状态，不允许随意碰触用电线路的金属部分。待检查线路，并排除故障后，长按保护器的复位按键约2秒钟，使保护器恢复正常运行时。
        当保护器因超温而发生限流保护时，则可能是因为负载电流过大，环境温度过高或通风散热不良等原因导致，可通过加强通风等措施，等保护器温度降下来后，再长按复位键，使保护器复位，恢复正常运行。

五、结束语

        大型公交立体车库的配电设计是保证公交车的供电得到优化处置的关键。在当前社会各界对大型公交充电桩的配电设计具备较高关注的情况下，加强对立体车库建设情况的关注，并制定符合大型公交实际应用需要的具体策略，对于提升大型公交充电桩配电设计的综合质量，具有十分重要的意义。
 

参考文献

[1]陈恩.某商业综合体地下车库电动汽车充电桩的电气设计[J].江西建材，2017，（4）：215-216
[2]巴全龙.某大型公交立体车库电动汽车充电桩配电设计探讨
[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。