高速公路电动汽车充电桩现场检测方法_周志坚

第4卷第4期智能电网Vol.4No.42016年4月SmartGridApr.2016DOI：10.14171/j.2095-5944.sg.2016.04.015文章编号：2095-5944(2016)04-0432-05中图分类号：TM910.6文献标志码：A高速公路电动汽车充电桩现场检测方法周志坚1，赵阳1，马浩1，单率1，车长明2(1.国网山东省电力公司济南供电公司，山东省济南市250001；2.山东鲁能智能技术有限公司，山东省济南市250101)AKindofFieldTestMethodforElectricVehicleChargingPileZHOUZhijian1,ZHAOYang1,MAHao1,SHANShuai1,CHEChangming2(1.StateGridShandongJinanPowerSupplyCompany,Jinan250001,ShandongProvince,China;2.ShandongLunengIntelligentTechnologyLimitedCorporation,Jinan250101,ShandongProvince,China)ABSTRACT:Withtheconstructionandoperationofalargenumberofelectricvehiclechargingstations,electricvehiclechargingpileasthemainchargingequipmentforelectricvehicle,itssafetyandreliabilityisdirectlyrelatedtothereliableoperationoftheelectricvehicleandtheactualapplication.Requirementsforon-sitemaintenancetestingofelectricvehiclechargingpileincreaserapidly,andinordertosolvetheproblemofinsufficientabilityofon-siteinspectionservice,basedontheanalysisofthechargingprocessofchargingpileandrequirementsforon-sitetesting,anin-situtestmethodforchargingpileisprovided.Thismethodcanbeusedtotesttheoverallperformanceofthechargingpile,andcanprovidetechnicalsupportfortheacceptancetestoftheelectricvehiclechargingpile.Thismethodisalsoconvenientfordailymaintenanceofchargingpile,andensuresthattheelectriccarcanbechargedinasafeenvironmentandguaranteesthebenefitsofusersandprovidersofchargingpile.KEYWORDS:electricvehicle;chargingpile;detection;safeoperation摘要：随着大量电动汽车充电站的建设与投运，电动汽车充电桩作为电动汽车的主要充电设备，其安全与可靠性直接关系到电动汽车的可靠运行与实际推广应用。电动汽车充电桩的现场运维检测需求急剧增大，为解决目前现场检测服务能力不足的问题，在分析充电桩充电流程与现场检测需求的基础上，提供一种充电桩现场检测方法，能够对充电桩的整体性能进行检定，为电动汽车充电桩验收测试工作提供技术保障，方便对充电桩的日常维护，确保电动汽车能够在安全的环境下进行充电，保证用户及提供充电桩者的利益。关键词：电动汽车；充电桩；检测；安全运行0引言以电动汽车为典型的新能源汽车工业的发展已经列入“十三五”规划，成为推动我国节能减排、产业升级的重大工程。各行业都积极开展电动汽车及交流充电桩、直流充电站等基础设施的试点建设工作。公交车、物流车、出租车等公共服务领域的电动汽车试点建设项目开展迅速，北京市、青岛市、临沂市、杭州市四地电动汽车充电站已建成样板工程。目前，我国已建成世界上最大的充电服务网络，充电设施建设运营走在世界前列。在各级政府积极布局新能源汽车创新发展的政策引导下，新能源汽车规模化推广与应用，提高车主对电动汽车的认可度，电动汽车配套充电设施是其规模化推广的有力保障[1-2]。电动汽车交流或直流充电桩作为电动汽车主要充电设备，需要满足为电动汽车提供便捷、安全、可靠的交流或直流电源的需求，非专业技术人员也可灵活、方便地使用与操作[3-5]这些充电设备。现在，国内暂无对充电设备现场测试[6]可参考的规范、规程。本文结合交流或直流电动汽车充电桩工作环境和现场测试需求，对新能源汽车充电桩的现场测试与检测方法进行研究与分析，并根据电动汽车充电设施标准提出电动汽车充电桩现场测试与检测方法，为高速公路充电桩现场测试与检测工作提供检测指导，确保电动汽车在符合要求的充电桩上安全快捷的充电[7-8]。1充电桩充电流程与现场检测需求分析1.1充电桩充电流程电动汽车充电桩，目前主要包括部署于高速公第4卷第4期智能电网433路、办公场所和楼宇停车场或电动汽车充电站内与电网连接的为电动汽车提供交流或直流电源的充电设施，充电桩具有人机交互操作界面及交流或直流充电标准接口，还具有测控与保护功能。具备充电分时计量、充电桩运行状态监测、充电历史数据查询和存储功能。交流充电桩由充电桩体、充电电气设备、计量计费系统等部分组成，充电桩体主要包含金属外壳和人机交互触摸屏界面，计量计费系统包含计量电能表、计费管理平台、数据读写装置，充电电气设备主要包含充电标准接口、充电电缆、充电接口转接装置、安全运行保护装置等。充电桩是电动汽车的电能补给设施，其功能类似于加油站里的加油机，每个充电桩都配备符合标准的充电接口，充电桩可根据不同输出功率、电压、电流要求，为各种型号的电动汽车进行充电。首先充电桩检测充电线路上是否有电压，以确定当前的电池状态，随后控制软件通过CAN总线发送启动指令给充电桩，启动充电输出。如果充电回路上没有源电压，充电桩会抛出硬件故障，并停止工作，充电桩需重启才能重新开始充电工作，交流充电桩的充电流程图如图1所示。图1交流充电桩的充电流程图Fig.1ChargingprocessofACchargingpile1.2充电桩检测需求分析高速公路电动汽车充电桩的实况检测是提升电动汽车充电设备整体性能的重要方法。对电动汽车充电设备的现场检测有利于提高高速公路电动汽车充电业务技术水平，有利于促进电动汽车及充电设施的产业化进程。因此，我国目前所研发的电动汽车充电设备具有现场检测的需求。针对电动汽车充电设备的现场测试需求，开展现场检测平台的结构和功能检测。现场检测方法的主要目的是测试充电桩输出的电压、电流、频率、功率等数据是否符合要求，是否具备控制、数据采集与处理、数据通信等功能。本文通过对新能源汽车行业相关技术标准的研究，在充电桩试验鉴定检测的关键核心技术和充电站的入网检测方面取得新进展，突破了电动汽车充电桩检测的技术瓶颈，为新能源汽车行业的发展提供有利技术保障。充电桩作为电动汽车的主要充电设备，其安全性和可靠性直接关系到电动汽车的可靠运行与全面推广。因此充电桩的安全性与可靠性的测试就至关重要。目前充电桩在测试过程中通常采用实际环境测试法，也就是通过一个与充电桩配套的功率相对应的物理电池对充电桩特性进行测试，这样的测试方法存在如下弊端：无法在测试过程中对充电桩的工作情况进行实时判断，无法准确测试充电机输出情况，无法准确的获得测试结果，无法快速进行重复测试，测试效率低，测试成本较高。2高速公路电动汽车充电桩现场检测2.1外观和结构检查外壳外表面应具有永久性铭牌，在相应位置具有接线、接地及安全标志并符合国家标准要求，高速公路电动汽车充电桩要求具有一定的防护等级，没有严重积尘和锈蚀；充电站的结构上满足绝缘指标，并能有效防止触电风险。高速公路电动汽车充电桩环境条件、电源要求、耐环境性能、电击防护、电气间隙和爬电距离、电气绝缘性能、电磁兼容性能、平均故障间隔时间等性能验收测试由经国家权威部门认可的检验检测机构进行，并出具的检验报告或者型式试验报告。高速公路充电桩必须具备明确的接地标志及醒目的安全警告标志。高速公路电动汽车充电桩的桩体需完整无损，对于有明显裂缝、凹凸痕、毛刺或者镀层脱落的充电桩，应及时予以更换，充电桩的标识牌文字、符号应清晰，充电桩各类接线应符合布线规范，充电434周志坚等：高速公路电动汽车充电桩现场检测方法Vol.4No.4桩外必须配备具备急停功能的急停按钮，以备出现电路或设备故障时可及时有效切断电源，防止意外发生。充电桩外壳应具备足够的硬度、可抗腐蚀、可耐高温等，避免因水溅、水淹导致的设备损坏，影响设备安全运行功能，桩体内部的金属零部件要求采取防水、防生锈及采用不锈钢等材料。2.2功能检测2.2.1指示灯与指示器指示灯和指示器能够正常工作，并能显示工作状态：高速公路电动汽车充电桩应具有运行灯、充电指示灯、故障灯，当电动汽车桩体处于正常通电运行状态时，充电桩的运行灯亮，充电桩停止充电，桩的运行灯灭。按电动汽车充电桩充电流程进入充电状态时，电动汽车充电桩运行灯和充电指示灯亮；电动汽车充电桩充电结束时，电动汽车充电桩运行灯亮，电动汽车充电桩充电指示灯灭；当充电桩通电运行状态下出现过压或过流等异常故障时，电动汽车充电桩运行灯亮，故障灯亮(闪烁)；电动汽车充电桩故障恢复时，充电桩的运行灯亮，并且故障灯熄灭。显示屏可显示电池类型、充电电压、充电电流、已充电时间、计量信息；电池单体最高/最低电压；故障及报警信息、人工输入信息；在出现故障时应有相应的提示信息。2.2.2自动与手动设定功能依据BMS提供的数据能动态调整充电参数、执行相应动作，完成充电过程。可手动设置充电方式、充电电压、充电电流等参数，根据设定参数执行相应操作，完成充电过程。采用手动设定方式时，应具有明确的操作指示信息。具有实现外部手动控制的输入设备，能对参数进行设定。2.2.3输出限压与限流功能在恒流状态下运行时，当输出直流电压超过限压整定值时，能自动限制其输出电压的增加，转换为恒压充电。在恒压状态下运行时，当输出直流电流超过限流整定值时，应能自动限制其输出电流的增加，转换为限流状态。2.2.4保护与绝缘功能交流输入电压高于过压保护值时，即刻停机，无输出电压。故障排除后，电源电压符合充电条件时，能正常工作。交流输入电压低于欠压保护值时，即刻停机，无输出电压。故障排除后，电源电压符合充电条件时，能正常工作。设备的接头和螺丝压接工艺，接地是否可靠，截面是否足够，充电机金属壳体应设置接地螺栓，其直径不得小于6mm，并应有接地标志。所有作为隔离带电导体的金属隔板、电气元件的金属外壳以及金属手柄等均应有效接地，连续性电阻不应大于0.1Ω。充电机的门、盖板、覆板和类似部件，应采用保护导体将这些部件和充电机主体框架连接，接地母线和柜体之间的所有连接应避开(或穿透绝缘层)喷漆层，以保证有效的电气连接。地埋电缆及电缆屏蔽检查，绝缘电阻不小于10MΩ。2.2.5电气连接检测正常状态下的高速公路电动汽车充电桩控制导引电路振荡器实时发出脉冲宽度调制波形，当电动汽车充电桩充电插头与充电桩供电插座正常连接，充电桩在准备充电过程中，电动汽车充电桩控制导引电路持续工作，当检测点脉冲宽度调制波形正电压减半，并且此减半状态维持两秒后，电动汽车充电桩确认控制导引电路闭环，完成识别车辆正确连接，允许对电动汽车进行充电。当控制导引线回路出现断点，检测点的电压发生改变，电动汽车充电桩则中断对电动汽车的充电过程。2.2.6充电负荷控制信号检测高速公路