淺談電動汽車充電樁的防觸電保護(hù)

時間：2024-11-13作者：安科瑞電子商務(wù)（上海）有限公司瀏覽：295

引言

    能源問題、環(huán)境保護(hù)問題日益成為社會關(guān)注的焦點，特別是在快速發(fā)展的中國不僅面臨石油短缺的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，而且隨著汽油車保有量的飛速增長，日益嚴(yán)重的汽車尾氣污染，已經(jīng)成為它不能承受的后果。在北京、上海、廣州等大城市，機(jī)動車已成為排放一氧化碳、氮氧化物、碳?xì)浠衔锏任廴疚锏囊淮笪廴驹础I(yè)內(nèi)人士估計，10~15年之后我國的汽車保有量可能**過1億輛。因此，治理汽車污染將是一項長期的、艱巨的、復(fù)雜的系統(tǒng)工程。

    電動汽車作為一種新型交通工具，用電池作驅(qū)動，實現(xiàn)了零排放。它在緩解能源危機(jī)，保護(hù)環(huán)境方面有著傳統(tǒng)汽油車無可比擬的優(yōu)勢。由于電動汽車是靠電池驅(qū)動，當(dāng)電動汽車電池的電能消耗到一定程度時，就需要依靠充電裝置對電動汽車內(nèi)的動力電池進(jìn)行充電，從而滿足電動汽車的循環(huán)使用。這樣充電裝置成為了電動汽車使用環(huán)節(jié)中的重要一環(huán)。由于充電裝置相比其他的家用電器功率和電流都較大，大多數(shù)安裝在公共場所，充電裝置的使用安穩(wěn)是所有電動汽車的生產(chǎn)廠家、物業(yè)和車主共同關(guān)心的話題。充電裝置的使用安穩(wěn)主要依靠充電裝置的安穩(wěn)設(shè)計，結(jié)合IEC標(biāo)準(zhǔn)及中國國內(nèi)的一些標(biāo)準(zhǔn)，探討充電裝置設(shè)計中須要注意的一些特殊要求。

一、安穩(wěn)標(biāo)準(zhǔn)簡介

    現(xiàn)行有效的IEC有關(guān)充電樁安穩(wěn)標(biāo)準(zhǔn)為：IEC61851—1（2010電動汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng)*1部分通用標(biāo)準(zhǔn)）；IEC61851—21（2002電動汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng)*21部分交流/直流電源傳導(dǎo)連接的要求）；IEC61851—22（2002電動汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng)*22部分交流電動汽車充電站）；IEC61851—23（2014電動汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng)*23部分直流電動汽車充電站）。

    整個IEC61851的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)里面，它涵蓋了防觸電保護(hù)的要求，防止大能量電弧的要求，防止過熱的要求，防止機(jī)械危險的要求等。在諸多防護(hù)要求中，防觸電保護(hù)是較基本的，也是較重要的保護(hù)，因為潛在的電擊風(fēng)險又可以引起火災(zāi)及其它復(fù)合危險，看不到、聞不到，不能預(yù)先感知，所以IEC的標(biāo)準(zhǔn)要求充電設(shè)備在設(shè)計時就要考慮到這些風(fēng)險，把這些風(fēng)險發(fā)生的機(jī)率降到較小。著重討論IEC61851系列和GB系列有關(guān)充電設(shè)備防觸電保護(hù)的要求。

二、結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)分析充電樁防觸電保護(hù)的要求

    由于充電樁在工作狀態(tài)時須要連接電動汽車，所以充電樁不僅要有自身的防觸電保護(hù)措施，還需要檢測電動汽車的安穩(wěn)狀況，一旦發(fā)現(xiàn)電動汽車絕緣破壞應(yīng)立刻切斷電源。所以充電樁的充電電纜和電動汽車的充電接口連在一起后，需要確認(rèn)完全連接，并持續(xù)檢測電動汽車的接地線是否和充電樁的接地保護(hù)線可靠地連接在一起。這里分別列舉一個交流充電樁和一個直流充電樁的連接和充電過程來分析防觸電保護(hù)措施的運用。

1、交流充電樁的連接

    從圖5可知充電樁和電動汽車的連接點1，2是單相電源的L，N線的連接點，連接點3是接地保護(hù)連接點，連接點4是控制導(dǎo)引連接點，連接點5是位置檢測連接點。圖中R4，R5，R6，R7和開關(guān)S3組成位置檢測的功能。當(dāng)充電樁和電動汽車完全連接后，測試點1的電壓由于充電樁連接器上的電阻R6并入位置檢測電路而發(fā)生變化，這樣檢測電路根據(jù)電壓的變化可判斷充電樁和電動汽車是否已經(jīng)完全連接好，只有完全連接后充電樁才會向電動汽車充電。S3的功能是防止充電樁和電動汽車的連接意外斷開。S3是常閉開關(guān)，在正常連接時，R7是被短路的，當(dāng)要斷開連接時，由于S3和連接器的機(jī)械聯(lián)鎖組合在一起，需要要斷開S3，這樣R7就并聯(lián)在位置檢測電路上，測試點1的電壓發(fā)生變化，檢測電路根據(jù)電壓的變化可判斷充電樁是否要和電動汽車脫離連接，在充電樁的連接器和電動汽車的插座脫離前及時切斷充電電流，防止電弧危險及危險帶電體被觸及。

2、直流充電樁的連接

    直流充電樁分為隔離直流充電機(jī)和非隔離直流充電機(jī)，所謂的隔離直流充電樁是指直流輸出電路和電源交流側(cè)至少是基本絕緣，目前電動汽車充電樁的安穩(wěn)標(biāo)準(zhǔn)主要針對隔離直流充電樁。在直流充電樁的安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)中強(qiáng)調(diào)了需要采用自動切斷電源的保護(hù)措施，同時要求直流充電樁應(yīng)和交流電源側(cè)中的A型漏電保護(hù)器相兼容。在控制導(dǎo)引方面的防觸電保護(hù)，除了交流充電樁的要求之外，還增加了在充電前的絕緣電阻的檢測，要求絕緣電阻R：R≥100Ω/V*U（1）式中U為直流充電樁的額定輸出電壓。

    防電擊保護(hù)，交流側(cè)沿用了交流充電樁的基本要求，充電樁的金屬外殼需要和保護(hù)接地相連，實現(xiàn)等電位和自動故障斷電。直流側(cè)見圖6中的隔離變壓器次級，直流+，-端和地之間跨接了絕緣監(jiān)測器，它的目的在于監(jiān)測直流輸出端和地的絕緣情況。當(dāng)直流電流由隔離變壓器輸出時，變壓器次級的電路和地之間實際形成了IT系統(tǒng)，當(dāng)直流端和地發(fā)生一次絕緣故障時，由于變壓器的隔離作用，直流端對地不能形成回路，所以故障電流很小，不足以觸發(fā)斷路器或漏電保護(hù)器動作，如果不加以監(jiān)測，那么這個故障就會作為一個隱患保留下來，潛在的風(fēng)險很大。所以在正式充電前還要進(jìn)行絕緣電阻的監(jiān)測，絕緣電阻值不能小于式（1）計算出來的值，否則就不允許充電。

    當(dāng)直流充電樁在充電過程中檢測到充電樁或汽車的異常情況，須要通過緊急終止來保證安穩(wěn)。異常情況包括檢測到非正常的接地泄漏，過電流和絕緣失效。




三、安科瑞充電樁運營管理平臺

1、系統(tǒng)架構(gòu)






安科瑞Acrelcloud-充電樁收費運營云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進(jìn)行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時對各類故障如充電機(jī)過溫保護(hù)、充電機(jī)輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預(yù)警；用戶通過微信小程序掃描二維碼，進(jìn)行支付后，系統(tǒng)發(fā)起充電請求，控制二維碼對應(yīng)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(lián)網(wǎng)，配合加密技術(shù)和秘鑰分發(fā)技術(shù)，基于TCP/IP的數(shù)據(jù)交互協(xié)議，與云端進(jìn)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(jiān)測，充電樁異常交易監(jiān)測。

      交易結(jié)算：充電價格策略管理，預(yù)收費管理，賬單管理，營收和財務(wù)相關(guān)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(wù)：充電設(shè)施搜索，充電設(shè)施查看，地圖尋址，在線自助支付充電，充電結(jié)算，導(dǎo)航等

      微信小程序：掃碼充電，賬單支付等功能

      數(shù)據(jù)服務(wù)：數(shù)據(jù)采集，短信提醒，數(shù)據(jù)存儲和解析

      變壓器監(jiān)控：監(jiān)控充電站變壓器負(fù)荷，每個充電站配備一塊ARCM300T無線表，**負(fù)荷時系統(tǒng)自動對充電樁的進(jìn)行調(diào)度管理，即當(dāng)負(fù)荷**過百分之五十時，系統(tǒng)會限制新增開始充電的充電樁的功率，降為百分之五十，當(dāng)變壓器負(fù)荷**過百分之八十時，系統(tǒng)將不允許新增充電樁開始充電，直到負(fù)荷下降為止。








安科瑞電子商務(wù)（上海）有限公司專注于工業(yè)絕緣檢測裝置,儲能EMS能源管理解決方案,企業(yè)能耗管理,安全用電解決方案,智慧用電等, 歡迎致電 18721098782

• 詞條

  詞條說明

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