淺談民用建筑地下車庫充電樁的配電策略

　　劉丹
 

　　安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801
 

　　摘要：人們生活水平不斷提高，私家車幾乎成為家家戶戶需要的出行設備，為生態環境帶來較大壓力，為改善該種狀況，逐漸重視新能源汽車的開發，并取得了一定效果。電動汽車作為新能源汽車，已經擁有一定市場，但是，因充電困難，充電地點難尋，影響了電動汽車的普及，對此，民用建筑的地下車庫建設充電樁，為電動汽車提供電能，對其的普及具有重要意義。
 

　　關鍵詞：民用建筑；地下車庫；充電樁配電；策略
 

　　引言
 

　　當前，我國常用的新能源汽車主要有油電混合型汽車、純電動汽車兩種，為推動新能源汽車的普及，逐漸取代燃油型汽車，降低環境壓力，保障動力源的供應是關鍵。對此，應在民用建筑中設置相應的充電設施，保障汽車停在車庫后能夠隨時供電，不影響汽車的運行。
 

　　一、充電樁的分類
 

　　隨著電動汽車不斷發展，充電樁類型也隨著增多，但是，總體而言，充電樁主要包含兩個類型：直流充電樁，交流充電樁。前者主要是由直流充電裝置、充電機柜構成，具有電壓、電流調整幅度大，能夠直接將電能沖入電動汽車的鋰電池中，充電速度較快，滿足各種車型的需求。但是，該種充電方式容易損傷電池，降低電池的壽命，且占地面積較大。通常，其多被應用于城市交通停車場、企業專用停車場，在民用建筑停車場內應用較少。對于交流充電樁，其具有系統簡單，占地面積小，操作簡單等優勢，但是，充電時間較長，主要適用于民用建筑地下車庫。
 

　　二、地下車庫充電樁配電過程中應注意的問題
 

　　民用建筑是人們日常生活的地點，地下車庫作為停車主要場地，也是較好的電動汽車配電場所，對此，在地下車庫建立充電樁，能夠更發揮作用，保障電動汽車供電，便于人們日常應用。
 

　　1、配置充電樁位置
 

　　充電樁配置時，為保障所處位置的合理性，應考慮以下問題：電動汽車類別，民用建筑進出車流量，地下車庫位置，配電設置等，設置充電樁位置與數量。同時，對于交流充電樁，應盡量將其放置在不同防火區，直流充電樁放置在車庫進出口防火區，若充電樁較少，可直接設置在一個防火區，便于集中管理的同時，便利用戶的應用。
 

　　2、配電箱設置
 

　　在充電樁配電的位置，為保障電能供應的充足性，應設置若干配電箱，將配電箱安裝在附近強電間中，便于操作與管理。同時，施工人員應根據配電箱數據，在電房的低壓柜處設置一定量的回路，使其為電動汽車直接供電，減少不必要的麻煩。
 

　　3、充電樁的安裝方法
 

　　在民用建筑地下庫內，充電樁的安裝通常采用兩種方式：落地式與壁掛式。落地式多選擇裝設在車額外端部，離地高度約30cm，壁掛式則是安裝在墻上與柱上，是常見的充電樁裝設方式。
 

　　4、回路設置
 

　　在地下車庫充電樁建設中，配電箱回路可選擇短路保護、剩余電流保護等的低壓斷路器，保障充電樁的用電安穩，保護居民的人身、財產安穩。
 

　　三、民用建筑地下車庫充電樁配電策略
 

　　1、注意充電樁配電接入點的設置
 

　　民用建筑地下車庫的充電樁，充電時間多在夜間，而人們住宅用電時間也多是夜間，此時，若將充電樁與住宅供電網絡直接相連，則住宅供電負荷加大，為供電安穩性、可靠性等帶來風險。
 

　　2、設置智能感應程序，使充電樁能夠自動調整供電
 

　　在電動汽車運行中，動力電池的能量密度、續航里程作為兩個重要參數，直接與電池的壽命息息相關。通常，鋰電池使用的壽命在5-8年間，充電循環的壽命在600-1000次，為保障鋰電池的質量與壽命，在電池電量下降至百分之二十時，既需要充電，以防電池過電、放電，在電量充至百分之80~90時，應停止充電[3]。如此，方可保障電池能量彌補與續航里程，不影響人們對電動汽車的應用。但是，通常情況下，用戶很少注意電池壽命安穩問題，在為電動汽車充時，大多是晚上充電，隔天早上關閉，為電池帶來負面影響。對此，在充電樁配置時，應設置智能程序，使充電樁能夠自動感應電動汽車充電量，達到百分之80~90左右時，立即停止供電，以此保護電動車內的鋰電池壽命，為用戶提供更好的服務。
 

　　3、科學設置充電樁數量
 

　　在過去，電動汽車的行駛里程多在150km左右，隨著科技的發展，越發重視電動汽車的續航時間，以此滿足客戶需求，推動電動汽車的普及。當前，電動車內鋰電池能量密度再創新高，續航時間能夠達到300km以上，基本滿足多數人通勤歷程、短途出行等的需求。電動汽車的續航里程加大，充電時間縮短，電動汽車普及率增高，只需要在民用建筑中設置充電樁，即可滿足用戶需求，然而，如何設置充電樁，保障成本較小化的同時，滿足民用建筑內居民需求成為關鍵。以續駛里程300km/d計算，則電動汽車可行駛里程在120km左右，以每天平均通勤24km計算，則每臺電動汽車需要每五天充電以此，即車位與充電樁比例為5：1。在民用建筑地下車庫設置充電樁配電時，可依照車位的百分之二十設置充電樁即可。
 

　　4、遠期充電樁配電的車位設計
 

　　在地下車庫配置電動汽車充電樁時，先期依照車位數量設置百分之二十的充電樁即可，但是，隨著新能源汽車的不斷普及，居民購買電動汽車的數量不斷增多，充電樁數量必然會出現配電不足現象，影響居民應用。對此，在充電樁配電設計中，相關人員應觀察電動車的充電機技術、電池技術、充電樁安穩檢測技術等，為后期設置百分之一百車位數充電樁的配電打好基礎。當前，我國電動汽車的發展速度曾曲線上升，民用建筑的地下車庫充電樁應逐步增加，以此滿足居民需求。
 

　　四、安科瑞充電樁運營管理平臺
 

　　1、系統架構
 

　　安科瑞Acrelcloud-充電樁收費運營云平臺系統通過物聯網技術對接入系統的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數據采集和監控，同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預警；通過微信小程序掃描二維碼，進行支付后，系統發起充電請求，控制二維碼對應的充電樁完成電動汽車的充電過程。
 

　　充電樁可選配WIFI模塊或GPRS模塊接入互聯網，配合加密技術和秘鑰分發技術，基于TCP/IP的數據交互協議，與云端進行直連。云平臺包含了充電收費和充電樁運營的所有功能，具體功能如下：
 

　　資源管理：充電站檔案管理，充電樁檔案管理，用戶檔案管理，充電樁運行監測，充電樁異常交易監測。
 

　　交易結算：充電價格策略管理，預收費管理，賬單管理，營收和財務相關報表
 

　　用戶管理：用戶注冊，用戶登錄，用戶帳戶管理，消息管理
 

　　充電服務：充電設施搜索，充電設施查看，地圖尋址，在線自助支付充電，充電結算，導航等
 

　　微信小程序：掃碼充電，賬單支付等功能
 

　　數據服務：數據采集，短信提醒，數據存儲和解析
 

　　變壓器監控：監控充電站變壓器負荷，每個充電站配備一塊ARCM300T無線表，超負荷時系統自動對充電樁的進行調度管理，即當負荷超過百分之五十時，系統會限制新增開始充電的充電樁的功率，降為百分之五十，當變壓器負荷超過百分之八十時，系統將不允許新增充電樁開始充電，直到負荷下降為止。
 

　　2、平臺功能
 

　　2.1平臺登錄
 

　　在瀏覽器打開云平臺鏈接、輸入賬戶名和權限密碼，進行登錄，防止未授權人員瀏覽有關信息。
 

 

　　平臺首頁總覽每天的開戶數、充值金額、充電金額、充電度數、充電次數、充電時長，累計的開戶數、充值金額、充電金額、充電度數、充電次數、充電時長，以及相應的環比增長和同比增長以及樁、站分布地圖導航、本月充電統計。
 

 

　　充電站監控
 

　　充電站監控頁面監視用戶充電槍總數、正在充電的槍數、空閑槍數、插槍數量、故障槍數量等，匯總了用戶擁有各樁的當日充電總次數、總電量、總時長，進行負荷限制、故障查詢。
 

充電槍監控
 

　　充電樁監控頁面充電槍的基本信息、今日充電電量、今日充電次數、今日充電時長和累計充電電量、累計充電次數、累計充電時長等、充電電壓電流等參數。
 

 

　　 搜索與使用
 

　　微信小程序可以通過掃描二維碼和微信文字搜索找到，點擊后可以加入到小程序列表，如下圖所示
 

授權登錄界面
 

　　用戶通過搜索或者掃碼等途徑初次打開小程序時，會進入這個頁面，需要用戶授權登錄才可以進入小程序主功能頁面，如圖所示：
 

主功能頁
 

　　初次進入主功能頁時需要授權定位才可以使用地圖相關功能，在地圖上查看到當前所在區域的充電站，查看充電站信息，可以進行掃碼充電操作，地圖導航等。
 

充電
 

　　掃描充電槍上的二維碼，如果當前充電樁可用即可進入充電選擇頁面，可以查看到當前的充電站名稱、充電槍名稱，以及當前的賬戶余額，電價和預計可充電量等數據，還可以查看當前賬戶的歷史充電記錄。充電方式分為按時間充電、按金額充電、按電量充電這三種方式。充電結束可以進進行評價。
 

個人信息
 

　　個人信息可以顯示當前登錄賬號的昵稱和余額，同時包括、充值、充值記錄查詢、賬單查詢、充電記錄查詢、設置支付密碼等功能
 

 

　　3.1平臺服務器：建議按照我方推薦配置購買，或者客戶自己租用阿里云資源。
 

　　推薦硬件配置清單：(如申請阿里云可忽略)
 

若客戶自己租用阿里云服務器，服務器配置根據充電槍點數的不同，分別如下：
 

　　3.2現場推薦硬件配置清單：
 

 

　　總而言之，隨著節能減排政策的開展，電動汽車使用數量將不斷增多，如此，充電樁的建設成為關鍵。然而，在民用建筑建設地下車庫充電樁時，仍存在諸多問題，影響了充電樁的建設，影響了配電服務質量。
 

　　參考文獻
 

　　[1]趙蕾.民用建筑地下車庫充電樁配電設計解決方案[J].智能建筑電氣技術
 

　　[2]徐三桃.民用建筑地下車庫充電樁配電策略探討
 

　　[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.06版