地下車庫(kù)內(nèi)增加汽車充電設(shè)施的設(shè)計(jì)要點(diǎn)探討

張旭芬

摘要：隨著環(huán)保低碳理念的提升，電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車在全社會(huì)逐漸地普及開來(lái)。電動(dòng)汽車充電站為電動(dòng)汽車提供能源，是發(fā)展電動(dòng)汽車所必須的重要配套基礎(chǔ)設(shè)施。地下車庫(kù)汽車充電設(shè)施也成為政府及相關(guān)業(yè)主的必然需求，充電站主要由供電系統(tǒng)、充電設(shè)備、監(jiān)控系統(tǒng)以及配套設(shè)施組成，全部系統(tǒng)保證充電站的正常、安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：充電樁；負(fù)荷計(jì)算；安全防護(hù)；消防聯(lián)動(dòng)

隨著石油資源的日漸枯竭以及環(huán)保形勢(shì)的日益嚴(yán)峻，日前工信部宣布工信部正在研究禁售傳統(tǒng)燃油汽車的時(shí)間表。電動(dòng)汽車以其零排放、使用成本低等優(yōu)點(diǎn)，也逐漸被廣大群眾所接受。但是由于充電設(shè)置的缺乏，使群眾購(gòu)買電動(dòng)汽車的積極性受到很大的打擊，電動(dòng)汽車也落得個(gè)較好不叫座的局面。

針對(duì)這種情況2015年10月，國(guó)務(wù)院下發(fā)《關(guān)于加快電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見》，該意見明確規(guī)定：新建住宅配建停車位應(yīng)100%建設(shè)充電設(shè)施或預(yù)留建設(shè)安裝條件，大型公共建筑物配建停車場(chǎng)、社會(huì)公共停車場(chǎng)建設(shè)充電設(shè)施或預(yù)留建設(shè)安裝條件的車位比例不低于10%。根據(jù)上述指導(dǎo)意見各地方政府也下發(fā)了《實(shí)施指南》。但是由于缺乏相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，導(dǎo)致到目前為止新建住宅小區(qū)充電樁設(shè)計(jì)仍然比較混亂。

一、目前電動(dòng)汽車充電樁的五種標(biāo)準(zhǔn)

1. chademo 快充插座

日系車中普遍使用，其直流快充插座可以提供最大50KW的快充電量。

2. combo插座

目前歐洲應(yīng)用最廣的插座類型，可以允許電動(dòng)車慢充和快充，這套快充裝置在DC直流電下可以10分鐘內(nèi)完成充電。這就需要充電站可以提供電壓500V最高到200A的電流。

3.Tesla插座

特斯拉公司插座標(biāo)準(zhǔn)，它的充電插座最高容量是可以達(dá)到120kw，最高電流可達(dá)80A。

4.Mennekes 快充插座

是交流快充插座，在歐盟比較普遍，這種三相交流電的充電最高可支持44kw的容量。

5.CEE 標(biāo)準(zhǔn)充電

“聯(lián)合充電系統(tǒng)”即“CCS”標(biāo)準(zhǔn)，幾乎是應(yīng)用最廣泛的電氣插座，由歐美汽車公司主導(dǎo)推出。容量12kw最大電流32A的交流充電插座作為慢充方式。

我國(guó)充電標(biāo)準(zhǔn)目前主要有兩種，一為“CCS”聯(lián)合充電系統(tǒng)，另一種是國(guó)標(biāo)GB/T20234，規(guī)定了七針交流和九針直流接口的標(biāo)準(zhǔn)。

綜合上述標(biāo)準(zhǔn)，我們不難發(fā)現(xiàn)，只要是快充標(biāo)準(zhǔn)，最大容量均在40kw以上，即便是“CCS”聯(lián)合充電系統(tǒng)慢充標(biāo)準(zhǔn)也達(dá)到了12KW，32A，這也超過(guò)了一般住宅供電8KW的最大容量。所以在地下車庫(kù)內(nèi)安裝充電設(shè)施必然要采用單獨(dú)的供電回路進(jìn)行供電，為了滿足住戶的基本充電要求，單個(gè)充電樁最小預(yù)留負(fù)荷應(yīng)在15kw以上，電壓應(yīng)為380V，電流為32A以下。

二、充電樁電力負(fù)荷的計(jì)算

1）單臺(tái)充電機(jī)輸入容量為：

式中：P——單臺(tái)充電機(jī)的輸出功率；

S——單臺(tái)充電機(jī)的輸入容量；

cos——充電機(jī)功率因數(shù)，取0.9；

η --充電機(jī)效率，取0.9。

充電站內(nèi)充電機(jī)輸入總?cè)萘繛椋?/p>

式中：P1、P2、Pn——各臺(tái)充電機(jī)的輸出功率；

ΣS——充電機(jī)的輸入總?cè)萘浚?/p>

cosΦ1、cosΦ2、cosΦn ——各臺(tái)充電機(jī)的功率因數(shù)，取0.9；

η1、η2、ηn——各臺(tái)充電裝置的效率，取0.9；

K——充電機(jī)同時(shí)工作系數(shù)，可根據(jù)充電樁的數(shù)量取0.3-0.8。

三、充電樁的裝設(shè)位置

目前大多數(shù)充電樁都采用壁掛式安裝，地下車庫(kù)一般采用8.8米柱距，每?jī)蓚€(gè)柱子中間布置3個(gè)或6個(gè)車位?？拷拥能囄豢梢詫⒊潆姌稈煸谥由希虚g車位就比較麻煩，布置在柱子上的話一是離車位較遠(yuǎn)，充電時(shí)電纜容易受到其他車輛的干擾，發(fā)生碰撞時(shí)還容易發(fā)生事故；同時(shí)所有充電樁都掛在柱子上的話每個(gè)柱子需要掛3至6個(gè)充電樁，根本沒(méi)有足夠的空間，所以應(yīng)考慮采用新型車擋式充電樁。車擋式充電樁高度一般在12cm，直接貼在地面上，位于車位后側(cè)一角，無(wú)需占地，可碾壓，解決了充電設(shè)施的充電安全和建設(shè)占地問(wèn)題，并可完全避免停車場(chǎng)里的撞樁風(fēng)險(xiǎn)。

四、導(dǎo)體的選擇和敷設(shè)

電動(dòng)車充電樁接地系統(tǒng)一應(yīng)采用TN-S接地系統(tǒng)，導(dǎo)線應(yīng)選用中性線截面與相線截面相同的銅芯電纜。為便于低壓供電線路引入和引出充電樁，低壓線路的截面不宜過(guò)大，一般應(yīng)小于大于120mm2。絕緣層及護(hù)套層的阻燃等級(jí)應(yīng)根據(jù)車庫(kù)的規(guī)模結(jié)合《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》以及《汽車庫(kù)、修車庫(kù)、停車場(chǎng)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定。一般大中型車庫(kù)電力干線應(yīng)采用低煙無(wú)鹵阻燃型的電纜，末端活動(dòng)電纜考慮到抗折彎能力宜選用橡膠絕緣電纜。

車庫(kù)內(nèi)充電干線纜采用電纜橋架沿車庫(kù)梁底敷設(shè)，可與其他非消防類電力電纜同槽敷設(shè)，當(dāng)敷設(shè)至車位上方時(shí)沿柱子引下至地面。對(duì)于新建車庫(kù)地面電纜可采用穿鋼管沿地面暗敷。對(duì)于已建成車庫(kù)改造可采用足夠強(qiáng)度的鋼制方管沿地面明敷。末端電纜采用可伸縮電纜，平時(shí)卷放在充電樁電纜盒內(nèi)，充電時(shí)由充電樁內(nèi)拉出。

五、計(jì)量保護(hù)系統(tǒng)

電能表宜采用電子化、低損耗電子式電能表。從方便管理的角度來(lái)說(shuō)一般采用預(yù)付費(fèi)儲(chǔ)值卡計(jì)量方式。將預(yù)購(gòu)電量或金額寫入專用電子卡（存儲(chǔ)器）中，交給用戶持電子卡到對(duì)應(yīng)電表上進(jìn)行通訊，預(yù)購(gòu)值自動(dòng)送入電表中。預(yù)付費(fèi)電度表可實(shí)現(xiàn)峰谷電價(jià)、分時(shí)電價(jià)、階梯電價(jià)等多種計(jì)量方式、并能預(yù)約充電時(shí)間，讓用戶自主選擇充電時(shí)段，實(shí)現(xiàn)錯(cuò)峰充電，降低用戶的充電成本。

總進(jìn)線回路配置電能質(zhì)量分析儀，對(duì)整個(gè)充電樁供電回路電能質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。充電回路采用三相供電，其進(jìn)線配置帶漏電保護(hù)的微型斷路器。進(jìn)線回路同時(shí)設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控裝置，接入火災(zāi)監(jiān)控后臺(tái)系統(tǒng)。充電管理控制器負(fù)責(zé)外部人機(jī)接口，充電控制、讀取直流電能表的電能數(shù)據(jù)，控制直流充電輸出斷路器的分合閘等。

六、監(jiān)控系統(tǒng)

為了智能化管理各個(gè)充電樁的電能需求，最大限度的避免電力系統(tǒng)的投資浪費(fèi)或容量閑置，每個(gè)地下車庫(kù)充電系統(tǒng)都應(yīng)配備智能監(jiān)控系統(tǒng)。智能監(jiān)控系統(tǒng)由網(wǎng)元層、站級(jí)監(jiān)控層和網(wǎng)絡(luò)管理層組成。

監(jiān)控系統(tǒng)將充電站的充電機(jī)、充電車輛、視頻監(jiān)視、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及站內(nèi)其他設(shè)備的狀態(tài)信息、參數(shù)配置信息、充電過(guò)程實(shí)時(shí)信息等進(jìn)行集成，同時(shí)應(yīng)具有對(duì)整個(gè)住宅或辦公區(qū)域變電設(shè)備負(fù)荷率的監(jiān)控功能并結(jié)合監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)整充電負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)錯(cuò)峰充電，這對(duì)于已建成項(xiàng)目增加充電系統(tǒng)尤為關(guān)鍵。

七、充電站安全防護(hù)

地下車庫(kù)一般設(shè)有自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，以及火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，考慮到充電終端為貼地面放置，所以充電樁要有一定的防水防塵能力，并能在火災(zāi)發(fā)生或噴水系統(tǒng)誤動(dòng)作時(shí)由火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)自動(dòng)切斷電源，避免發(fā)生事故。同時(shí)由于車輛充電時(shí)易發(fā)生溫度過(guò)高甚至自燃事故，所以應(yīng)將充電時(shí)的車輛溫度信息與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，一旦發(fā)生車輛自燃事故及時(shí)切斷電源，并啟動(dòng)相應(yīng)的滅火、排煙設(shè)施，并啟動(dòng)應(yīng)急廣播和應(yīng)急照明，避免人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

綜上所述：對(duì)于地下車內(nèi)增加充電設(shè)置將會(huì)面臨電力設(shè)施投資、初期建設(shè)成本、計(jì)量與付費(fèi)、安全防護(hù)、消防安全等等各種方面的問(wèn)題。但是隨著國(guó)家各種扶持政策的出臺(tái)，各地方政府具體實(shí)施細(xì)則的落實(shí)，在未來(lái)的短時(shí)間內(nèi)，新建小區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)100%的安裝充電設(shè)施將很快會(huì)實(shí)現(xiàn)。廣大居民在家中給自己的汽車充電將不再是遙不可及的夢(mèng)想。endprint