電動(dòng)汽車充電樁現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法的探討

沈 成 徐文慧

（江蘇省建筑工程質(zhì)量檢測(cè)中心有限公司， 江蘇 南京 210000）

0 引言

以電動(dòng)汽車為主的新能源汽車工業(yè)發(fā)展已列入國(guó)家規(guī)劃，成為我國(guó)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的主要渠道。在各級(jí)政府的積極引導(dǎo)下，很多行業(yè)都積極投入充電樁的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以配合電動(dòng)汽車的發(fā)展[1]。本文結(jié)合交流或直流充電樁工作環(huán)境和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試需求，對(duì)充電樁現(xiàn)場(chǎng)抽樣與檢測(cè)方法進(jìn)行探討，為充電樁現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作提供指導(dǎo)，以期電動(dòng)汽車能夠更加快速健康發(fā)展。

1 電動(dòng)汽車充電樁實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的意義

目前，國(guó)內(nèi)僅有對(duì)充電樁產(chǎn)品檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)尚為空白。相對(duì)出廠前的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)方法，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)更適用于施工后的驗(yàn)收和使用過(guò)程中的檢修。因此，對(duì)充電樁實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)是提高電動(dòng)汽車和電網(wǎng)整體安全性的重要手段。有利于提高電動(dòng)汽車充電領(lǐng)域技術(shù)水平，有利于加快電動(dòng)汽車及充電設(shè)備規(guī)模化進(jìn)程。

2 電動(dòng)汽車充電樁現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)對(duì)象

現(xiàn)階段，電動(dòng)汽車充電樁主要有交流和直流兩種充電形式。交流充電樁構(gòu)造簡(jiǎn)單、充電較慢，需通過(guò)車載充電機(jī)轉(zhuǎn)換成直流電為電動(dòng)汽車供電，廣泛應(yīng)用于小型電動(dòng)汽車。而直流充電樁由于比交流充電樁多了AC-DC 模塊，所以構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜，體積也更大，無(wú)需車載充電機(jī)，適用于大型電動(dòng)汽車的快速充電。但由于直流充電樁功率普遍較大，易對(duì)電網(wǎng)造成危害，需在建設(shè)過(guò)程和使用過(guò)程中加強(qiáng)監(jiān)管[2]。充電樁主要由主控單元、顯示單元、電流輸入和輸出單元組成。針對(duì)不同單元，需分別評(píng)價(jià)。

3 電動(dòng)汽車充電樁現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備

由于充電樁現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)地點(diǎn)和環(huán)境的隨機(jī)性，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備必須易于攜帶且堅(jiān)固耐用。主要有三個(gè)模塊組成，首先是功率模塊，即能模擬負(fù)載的蓄電池；其次是測(cè)試模塊，包含精密示波器、電能質(zhì)量分析設(shè)備、協(xié)議一致性檢測(cè)系統(tǒng)和傳感器；最后是評(píng)估模塊，包含工況和集成控制系統(tǒng)。

蓄電池模擬負(fù)載分為電阻負(fù)載、過(guò)程控制電子負(fù)載和反饋式負(fù)載。電阻負(fù)載有過(guò)程控制和手動(dòng)控制兩種控制方式，采用多電阻拓?fù)湓O(shè)計(jì)。過(guò)程控制電子負(fù)載有交流和直流兩種，功率密度大，空間利用率高。反饋式負(fù)載多面向直流充電樁，將充電樁輸出的多余直流電通過(guò)逆變器回收到電網(wǎng)，借助對(duì)輸入直流電流大小的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)對(duì)充電樁功率和電流的控制[3]。協(xié)議一致性檢測(cè)系統(tǒng)主要基于一組測(cè)試序列針對(duì)被測(cè)直流充電樁協(xié)議進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)比較實(shí)際輸出和標(biāo)準(zhǔn)輸出的差異進(jìn)行判定。借助協(xié)議一致性測(cè)試可在一定程度上降低充電樁實(shí)際使用中發(fā)生問(wèn)題的概率。

4 電動(dòng)汽車充電樁現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法

4.1 一般檢查

目測(cè)充電樁外殼是否平整，有無(wú)明顯凹凸痕、劃傷、變形等缺陷；表面涂層是否均勻；零部件是否緊固牢靠，有無(wú)銹蝕、毛刺、裂紋等缺陷和損傷。打開(kāi)充電樁內(nèi)部，目測(cè)檢查充電樁的基本構(gòu)造，樁體應(yīng)包含主電源回路、控制單元、人機(jī)交互界面和計(jì)量計(jì)費(fèi)單元等。

4.2 主要功能檢查

通信功能：檢查在充電過(guò)程中，充電樁應(yīng)能按照約定的協(xié)議要求進(jìn)行通信。顯示功能：分別模擬待機(jī)狀態(tài)、充電狀態(tài)、故障或告警狀態(tài)等，檢查充電樁的顯示信息穩(wěn)定性。插頭鎖止功能：通過(guò)檢查電子鎖反饋信號(hào)變化和機(jī)械鎖是否能操作，確定電子鎖止裝置與機(jī)械鎖止裝置的連鎖效果。輸入功能：在充電過(guò)程中，模擬啟停操作，觀察充電樁的響應(yīng)及時(shí)性。絕緣功能：施加直流電壓，檢測(cè)充電樁絕緣電阻大??；施加工頻交流電壓，檢測(cè)充電樁泄漏電流值，觀察實(shí)驗(yàn)部位是否出現(xiàn)絕緣擊穿或閃絡(luò)現(xiàn)象。點(diǎn)擊防護(hù)功能：檢查交流充電樁在充電前，不使用工具打開(kāi)充電樁的蓋子或門，充電樁應(yīng)無(wú)法啟動(dòng)充電，將充電樁連接試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)置在額定負(fù)載狀態(tài)下運(yùn)行，不使用工具打開(kāi)充電樁蓋子或門，充電樁是否可切斷交流供電回路，控制導(dǎo)引電路保持通電。接地功能：通過(guò)電橋、接地電阻試驗(yàn)儀或數(shù)字式低電阻試驗(yàn)儀測(cè)量充電樁內(nèi)任意應(yīng)接地點(diǎn)至總接地之間的電阻。計(jì)量功能：根據(jù)該充電樁準(zhǔn)確度等級(jí)，分別檢測(cè)其工作誤差、示值誤差、付費(fèi)金額誤差和時(shí)鐘示值誤差是否在允許范圍內(nèi)。

4.3 安全性檢測(cè)

主要檢測(cè)項(xiàng)目有控制導(dǎo)引檢測(cè)、互操作性協(xié)議一致測(cè)試、電能質(zhì)量檢測(cè)、能效檢測(cè)和電磁兼容檢測(cè)。

控制導(dǎo)引檢測(cè)通過(guò)切斷交流供電回路,持續(xù)輸出PWM 信號(hào),通過(guò)計(jì)算其持續(xù)輸出PWM 信號(hào)的時(shí)間檢查充電樁導(dǎo)通交流供電回路，進(jìn)而判斷充電樁連接狀態(tài)。

互操作性協(xié)議測(cè)試由測(cè)試仿真設(shè)備系統(tǒng)根據(jù)已設(shè)置好的測(cè)試序列發(fā)出測(cè)試指令；通訊網(wǎng)絡(luò)可為以太網(wǎng)、CAN 網(wǎng)、串行網(wǎng)絡(luò)等；記錄整個(gè)測(cè)試過(guò)程并分析過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題；測(cè)試仿真終端接收被測(cè)設(shè)備的控制指令，并將結(jié)果反饋到測(cè)試仿真設(shè)備系統(tǒng)[4]。分別測(cè)試系統(tǒng)不使用傳輸協(xié)議功能發(fā)送報(bào)文、使用傳輸協(xié)議功能發(fā)送報(bào)文和停止發(fā)送報(bào)文。

充電樁作為非線性負(fù)載，當(dāng)大量接入電網(wǎng)時(shí)，會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，需檢測(cè)充電樁接入電網(wǎng)后負(fù)荷端電壓、頻率、諧波等對(duì)電能質(zhì)量的影響，增加電能計(jì)量準(zhǔn)確度。電能質(zhì)量檢測(cè)首先需在充電樁交流端進(jìn)行測(cè)量點(diǎn)的布置，在實(shí)際測(cè)量之前先確保充電柱輸入側(cè)電源開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，將電壓和電流信號(hào)準(zhǔn)確接入電能質(zhì)量分析設(shè)備。后閉合充電樁輸入側(cè)電源開(kāi)關(guān)，將充電樁槍頭通過(guò)交直流負(fù)載控制箱與測(cè)試負(fù)載連接，布置完畢之后結(jié)合充電樁的額定電壓、電流、功率確定充電參數(shù)。在工況較為穩(wěn)定的時(shí)候進(jìn)行連續(xù)測(cè)試、記錄原始數(shù)據(jù)。

在電網(wǎng)電能由充電樁轉(zhuǎn)輸至電動(dòng)汽車蓄電池內(nèi)這一過(guò)程，電能會(huì)經(jīng)配電線路傳輸、變壓器傳輸、電池充電等一系列損耗。故充電樁能效檢測(cè)尤為重要，先將非車載充電機(jī)和負(fù)載相連接，并將其設(shè)置在恒壓狀態(tài)下，輸入額定電壓，控制輸出電壓上限，對(duì)其負(fù)載電流調(diào)節(jié)至額定輸出電流的0.5~1 倍。測(cè)量非車載充電機(jī)的輸入和輸出功率；待電流穩(wěn)定，輸入額定電壓，設(shè)定輸出電流整定值為額定值，在上、下限范圍內(nèi)改變輸出電壓整定值，再次測(cè)量充電機(jī)的輸入和輸出功率。最后把輸出功率與輸入功率的比值和設(shè)計(jì)值做比較，判定充電樁的能效。

交流充電樁常有電磁干擾現(xiàn)象。電磁不兼容會(huì)導(dǎo)致交流充電樁工作故障，甚至造成硬件損壞。所以，需對(duì)充電樁進(jìn)行電磁兼容檢測(cè)，保護(hù)充電樁正常運(yùn)行。在工作狀態(tài)下，分別對(duì)充電樁進(jìn)行靜電放電抗擾度測(cè)試、射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度測(cè)試、電快速瞬變脈沖群抗擾度測(cè)試、浪涌抗擾度測(cè)試和電壓暫降斷抗擾度測(cè)試[5]。觀察測(cè)試過(guò)程中和測(cè)試后交流充電樁是否工作正常，有無(wú)損毀、死機(jī)或記錄不準(zhǔn)確的情形?，F(xiàn)新投入的交流充電樁多加裝大容量濾波器。對(duì)外部產(chǎn)生的電磁干擾能夠有效阻隔，且可降低內(nèi)部產(chǎn)生的電磁干擾對(duì)外部電網(wǎng)的影響。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，充電樁作為電動(dòng)汽車能源供應(yīng)的主要來(lái)源，為進(jìn)一步保證電動(dòng)汽車充電樁使用的便捷和安全性，需建立完善的監(jiān)管和驗(yàn)收制度，對(duì)涉及重要功能和安全性方面的參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，可盡可能找出已建設(shè)充電樁中存在的問(wèn)題，并采取有效措施對(duì)其進(jìn)行解決。本文分析了電動(dòng)汽車充電樁的構(gòu)造并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法進(jìn)行了探討，望盡快出臺(tái)系統(tǒng)的充電樁現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)規(guī)范，讓電動(dòng)汽車能夠更加快速健康發(fā)展。