電動(dòng)汽車充電站設(shè)備常見(jiàn)故障分析及改進(jìn)措施

● 國(guó)網(wǎng)長(zhǎng)沙供電公司 劉文革 雷 云 劉 偉

隨著電動(dòng)汽車的不斷推廣使用，與之配套的電動(dòng)汽車充電站也顯得越來(lái)越重要。為保證純電動(dòng)汽車能夠安全可靠的充電和使用，充電站一、二次設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行變得尤為關(guān)鍵。

1 長(zhǎng)沙汽車東站電動(dòng)汽車充電站概述

國(guó)網(wǎng)長(zhǎng)沙供電公司投資建設(shè)的長(zhǎng)沙汽車東站電動(dòng)汽車充電站于2013年7月16日投產(chǎn)營(yíng)運(yùn)。該站分為2期建設(shè)，一期工程配置配電容量2×630kVA，建設(shè)10kV進(jìn)線2回，60kW交直流一體化充電機(jī)10臺(tái)，無(wú)功補(bǔ)償按每臺(tái)主變180kvra配置，每臺(tái)箱變另配置1臺(tái)有源濾波柜；二期工程配置配電容量2×2500kVA，新建10千伏進(jìn)線2回，新建52.5kW直流充電樁50臺(tái)；有源濾波容量配置6×200A。自投運(yùn)至2015年9月16日，累計(jì)充換電量810.12萬(wàn)kWh，完成充電4.5萬(wàn)次，保證了長(zhǎng)沙市5條公交線路純電動(dòng)大巴的正常運(yùn)行。

2 充電站運(yùn)行故障情況分析

圖1 2014年汽車東站充電站故障統(tǒng)計(jì)圖

從2014年1月1日至2014年12月31日，汽車東站充電站共發(fā)生各類故障635次，平均日故障達(dá)1.74次，詳見(jiàn)圖1所示。故障集中發(fā)生在上半年，主要故障表現(xiàn)為動(dòng)力蓄電池充電電流過(guò)流、電池單體電壓過(guò)高，車輛BMS管理系統(tǒng)與充電樁通訊故障等。根據(jù)安全等級(jí)和設(shè)備屬性將充電站常見(jiàn)故障分為通訊故障和設(shè)備故障2類。

2.1 通訊故障

此類故障不危及設(shè)備和人身安全，通過(guò)人工重啟設(shè)備相關(guān)部位（主要是電源開(kāi)關(guān)），或設(shè)備廠家人員調(diào)試系統(tǒng)后可恢復(fù)正常運(yùn)行。通訊故障發(fā)生的頻次較高，需要當(dāng)值人員反復(fù)進(jìn)行手動(dòng)操作，廠家調(diào)試周期長(zhǎng)，極大地制約了充電服務(wù)的效率。

（1）網(wǎng)關(guān)通訊故障導(dǎo)致充電無(wú)數(shù)據(jù)。網(wǎng)關(guān)通訊是在充電樁充電時(shí)，將充電機(jī)的充電信息實(shí)時(shí)傳送給后臺(tái)服務(wù)器（工作站），運(yùn)維人員通過(guò)后臺(tái)服務(wù)器的監(jiān)控界面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電動(dòng)汽車充電狀態(tài)及充電數(shù)據(jù)。一個(gè)網(wǎng)關(guān)通訊發(fā)生故障，能同時(shí)引起5臺(tái)充電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)無(wú)法被監(jiān)控。導(dǎo)致充電數(shù)據(jù)不能實(shí)時(shí)上傳，造成充電報(bào)表數(shù)據(jù)缺失，直接影響計(jì)量計(jì)費(fèi)的準(zhǔn)確性。

（2）因通訊距離過(guò)遠(yuǎn)，導(dǎo)致充電程序無(wú)法啟動(dòng)。由于汽車東站充電站在建設(shè)時(shí)，充電樁安裝位置距離監(jiān)控室過(guò)遠(yuǎn)，在充電設(shè)備投入使用后，由于通訊線路距離過(guò)遠(yuǎn)，部分充電樁出現(xiàn)因通訊無(wú)法連接不能正常啟動(dòng)，嚴(yán)重影響充電樁的使用效率，直接關(guān)系到電動(dòng)車輛能否及時(shí)可靠充電。

2.2 設(shè)備故障

（1）因充電樁充電把松動(dòng)而導(dǎo)致無(wú)法連接。在充電員操作充電過(guò)程中，經(jīng)常需要將充電把手拔出后與車輛進(jìn)行連接，導(dǎo)線與充電樁連接處容易松動(dòng)，長(zhǎng)此以往會(huì)使導(dǎo)線磨損、破裂，甚至可能由于充電線路短路而引起人員安全問(wèn)題。

（2）充電設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一導(dǎo)致的故障。汽車東站充電站有10臺(tái)建設(shè)于2010年的一體化交流充電機(jī)，充電接口、充電機(jī)技術(shù)以及充電監(jiān)控后臺(tái)與現(xiàn)行充電設(shè)備的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)差距較大，設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定。為滿足電動(dòng)汽車充電需求，降低故障率，亟待按照最新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行技術(shù)升級(jí)和完善。

3 解決措施

3.1 針對(duì)由網(wǎng)關(guān)通訊故障導(dǎo)致充電無(wú)數(shù)據(jù)的故障

國(guó)網(wǎng)長(zhǎng)沙供電公司對(duì)廠家設(shè)備提出了更新要求，一方面將原來(lái)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行更換，配置穩(wěn)定性能更加好的網(wǎng)關(guān)，當(dāng)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試合格后投運(yùn)，并要求技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)值班員如何恢復(fù)網(wǎng)關(guān)等一系列操作。另一方面加強(qiáng)充電機(jī)的通訊接口維護(hù)，防止因通訊接口松動(dòng)導(dǎo)致網(wǎng)關(guān)無(wú)法連接。同時(shí)還對(duì)值班人員進(jìn)行人工計(jì)量操作培訓(xùn)，以防止充電過(guò)程中突然斷電時(shí)無(wú)充電數(shù)據(jù)。

3.2 針對(duì)因通訊距離過(guò)遠(yuǎn)導(dǎo)致充電程序無(wú)法啟動(dòng)的故障

通過(guò)在充電機(jī)與充電樁之間的通訊回路進(jìn)行技術(shù)改造，增加通訊訊號(hào)強(qiáng)度，保障通訊穩(wěn)定，達(dá)到充電樁相關(guān)參數(shù)（電量、電費(fèi)、充電時(shí)間、故障信息）準(zhǔn)確無(wú)誤上傳的目的，實(shí)現(xiàn)充電服務(wù)工作在線實(shí)時(shí)管控，保證充電機(jī)充電正常、充電穩(wěn)定。同時(shí)，保障通訊充電數(shù)據(jù)穩(wěn)定、及時(shí)上傳發(fā)送，既方便電費(fèi)結(jié)算，又提供歷史記錄，方便故障查找等，減輕了運(yùn)維人員的工作強(qiáng)度。

3.3 針對(duì)因充電樁充電把手松動(dòng)而導(dǎo)致無(wú)法連接的故障

通過(guò)在戶外充電樁直流輸出線與充電樁連接處加裝不銹鋼抱箍，緊固充電樁和充電把手的連接線，有效改善了導(dǎo)線裸露和松動(dòng)問(wèn)題，防止了因直流輸出線松動(dòng)造成充電設(shè)備絕緣損壞，杜絕了人身、設(shè)備傷害事故。

加裝抱箍改造后，導(dǎo)線沒(méi)有出現(xiàn)松動(dòng)與拉扯出來(lái)的現(xiàn)象；杜絕了充電過(guò)程中的觸電隱患。同時(shí)規(guī)范運(yùn)維員的操作流程，加強(qiáng)運(yùn)維員安全意識(shí)，提高了充電效率和設(shè)備的使用率，保證了充電樁的正常運(yùn)行。

3.4 針對(duì)充電設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一導(dǎo)致的故障

使用最新國(guó)標(biāo)的規(guī)定對(duì)充電接口、電度計(jì)量、充電計(jì)費(fèi)方式、后臺(tái)監(jiān)控等技術(shù)升級(jí)，對(duì)充電設(shè)備加裝有源濾波器減少對(duì)電網(wǎng)的諧波污染。

改造的內(nèi)容主要包括3個(gè)方面：一是硬件更換和充電機(jī)線路改造。主要包括加裝APFC、升級(jí)充電接口（加裝CC1控制導(dǎo)引板）、加裝電度計(jì)量表以及項(xiàng)目中相關(guān)的充電機(jī)配線改造。二是軟件程序升級(jí)：充電機(jī)與監(jiān)控后臺(tái)及BMS通訊程序、計(jì)費(fèi)軟件程序的升級(jí)。三是軟硬件改造完成后，對(duì)充電系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)驗(yàn)收，滿足新國(guó)標(biāo)充電機(jī)與BMS和監(jiān)控后臺(tái)通訊程序的設(shè)計(jì)。

圖2 長(zhǎng)沙汽車東站充電站2015年1～7月設(shè)備故障情況統(tǒng)計(jì)表

4 升級(jí)改造后效果

通過(guò)對(duì)汽車東站充電設(shè)備存在的通訊故障和設(shè)備故障進(jìn)行技術(shù)升級(jí)改造，顯著降低了各類故障的發(fā)生。2015年1月～7月發(fā)共計(jì)發(fā)生故障93次，同比2014年1月～7月故障減少427次。

5 結(jié)束語(yǔ)

長(zhǎng)沙汽車東站電動(dòng)汽車充電站作為湖南地區(qū)最早投入使用的電動(dòng)汽車充電站，由于缺乏相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，在運(yùn)行初期無(wú)法全面掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)可能出現(xiàn)的故障缺乏準(zhǔn)確判斷和預(yù)測(cè)，與之相應(yīng)的檢修、消缺以及應(yīng)變能力不足。充電設(shè)備進(jìn)行技術(shù)升級(jí)改造后，充電設(shè)備的安全性、使用效率和壽命顯著提升，有效節(jié)約了運(yùn)維成本；充電設(shè)備故障率降低、電能的損耗減少、對(duì)電網(wǎng)的諧波污染也有所降低；在故障分析和技術(shù)改造過(guò)程中，運(yùn)維人員積累了豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，有效強(qiáng)化了隱患排查、故障處理的工作能力。

小資料

充電樁成推廣新能源汽車關(guān)鍵瓶頸

目前我國(guó)多個(gè)地方充電設(shè)施建設(shè)面臨場(chǎng)區(qū)管理者不認(rèn)同、基礎(chǔ)設(shè)施不配套和用地難三大關(guān)鍵癥結(jié)困擾，導(dǎo)致充電樁難以“進(jìn)場(chǎng)落地”，已成為推廣新能源汽車關(guān)鍵瓶頸。

第一，場(chǎng)站管理者不認(rèn)同、不配合、不同意建設(shè)充電樁。多數(shù)物業(yè)公司對(duì)于新能源汽車配套充電設(shè)施的安全、用電、消防等認(rèn)知不足，擔(dān)心充電過(guò)程發(fā)生小區(qū)電網(wǎng)不穩(wěn)定、觸電、著火等危險(xiǎn)，還可能影響其他車主，因此排斥用戶在小區(qū)安裝充電樁。同時(shí)，目前充電樁運(yùn)營(yíng)方和小區(qū)管理者也沒(méi)有就利益分配機(jī)制達(dá)成一致，進(jìn)一步影響場(chǎng)區(qū)管理者的積極性。

第二，場(chǎng)站基礎(chǔ)設(shè)施不配套。比如，在多數(shù)老舊小區(qū)，用戶根本沒(méi)有固定的停車位，購(gòu)新能源車之后，充電樁根本不知道該安裝在何處。此外，接網(wǎng)難問(wèn)題也普遍存在。小區(qū)用戶日均戶用電上限一般僅為8千瓦，但充電樁要達(dá)到30千瓦，小區(qū)電網(wǎng)很少配套高壓線路。要從電網(wǎng)主線拉線，則非常麻煩且工程費(fèi)用較高。

第三，建設(shè)獨(dú)立占地充電站主要面臨用地難問(wèn)題。雖然國(guó)家近期已經(jīng)出臺(tái)促進(jìn)充電樁建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)，但直至目前，充電設(shè)施建設(shè)用地未出臺(tái)城市充電設(shè)施專項(xiàng)規(guī)劃，因此，充電設(shè)施建設(shè)選址依然比較困難。同時(shí)，充電站場(chǎng)地的協(xié)調(diào)難度依然比較大，涉及地價(jià)、拆遷、產(chǎn)權(quán)、使用權(quán)等一系列問(wèn)題。