浅析住宅物业小区电动汽车充电桩系统的设计及应用

                                                                          李月霞                                              
                                                          安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：为进一步提升住宅小区汽车充电管理的规范性，要对具体设计工作予以核查。主要对新建住宅小区电动汽车充电桩可行性进行研究，并从充电桩平面布置、充电桩电容量测算以及充电桩电气处理三个方面，对电动汽车配电系统、充电桩配电设计展开讨论。

关键词：新建住宅小区；电动汽车；充电桩；配电设计；可行性

引言

近几年，电动汽车成为了新能源体系下重要的交通工具。相较于传统的油动力汽车，无论是环境管理还是噪音处理方面，新能源电动汽车都具有一定的优势。这就需要市政工程体系顺应时代发展趋势，在新建住宅小区进行电动汽车充电桩设置，并且结合实际情况进行配电设计，从根本上提高充电桩配电设计的时效性

一、新建住宅小区电动汽车充电桩可行性分析

伴随着市场经济的不断发展，新建住宅小区数量不断增多，有效顺应国家能源管理要求设置汽车充电桩是必然的选择，这就需要相关设计部门对配电布局予以综合考量，各方面建立健全统筹性较好的管理控制机制，从根本上提高设计的时效性。近几年，根据国家能源局和中国电动汽车充电基础设施促进联盟联合编制的《中国电动汽车充电基础设施发展年度报告》，目前已有30多个省市出台了充电设施建设补贴政策。其中，福建省内开展了大范围住宅小区电动汽车充电桩设置工作。充电桩的建成将有效满足小区内电动汽车的用电需求，大大减少汽车尾气的排放，给社会带来环境效益和经济效益，做到节能替代并举、效益环境双赢。例如，长乐一个住宅小区的电动汽车充电桩工程，项目一共建设充电桩15台，包括3台30kW直流充电桩，1机1充；12台7kW交流充电桩，1机1充，可同时为15辆电动汽车进行充电服务。

在新建住宅小区内有效设置汽车充电桩，能在保障能源汽车推广项目运行效率的基础上，推动能源汽车管理项目的各方面进步。因此，合理性设计、建设充电桩，设置变配电室，能有效为管理工作创设良好的发展空间和保障体系。在实际设计过程中，要各方面分析电动汽车不同类型的充电行为，并且在设置大量充电桩后有效对充电负荷和电网原始负荷的叠加过程予以判定，从而有效完成电网规划以及运行管理。基于此，为了切实满足充电需求，增加并且适当处理具体设计方案，对于新建住宅小区管理工作而言有着较为明确的指导价值，具有一定的可行性。

需要注意的是，相较于高速公路的休息区域和繁华市区不同，新建住宅小区内的充电桩使用频率较为特殊，且具有一定的规律性。多数居民都是驾车上班，一般在一天中会有不足百分之十五的私家车停留在小区内。在工作日下班后，将迎来充电桩的使用高峰期，一般是在19：00到24:00之间；而在隔天天的0:00到8:00则是充电的低谷时间段；8:00到19：00之间则是每天充电的平稳期。基于此，新建住宅小区内进行固定停车位和专用充电桩处理的过程中，要合理性完善峰谷电价和管理措施，并且有效建立配置方案和规划，一定程度上减少变配室数量。科学化节省投资成本，为保证计费处理和管理分界奠定基础；有效维护操作过程的实际效果，实现提高智能化管理水平；结合电网应用控制效果，对汽车动力电池予以充电负荷的判定，实现顺应智能化单向有序充电。

二、新建住宅小区电动汽车配电系统充电桩配电设计

为了保证小区电动汽车配电系统应用水平，结合市场调研可知，要按照电动汽车充电站设计规范进行分析。交流充电桩利用220V交流电压，额定电流在32A以上，小区车库配电设计中则要对单个充电装置进行分析，装机容量在7kW左右，利用单相交流充电能提升整个小区配电系统充电方式的管理水平。

在新建住宅小区电动汽车充电桩平面配置工作中，要结合设计要点建立完整的管控机制，建立健全合理性控制体系，从而维护设计效率的有效性。设计人员要充分考量差异化因素，结合实际操作标准对具体问题进行具体分析，优化设计要求和设计布局体系的实际效果，确保其能为新建住宅小区电动汽车充电桩配电设计工作水平的各方面进步奠定基础。

1、配电系统充电桩平面布置

在投入项目中，配电系统充电桩的安排要结合小区内实际布局结构，尽量设置在地下车库。室内环境能有效提高敷设线路和维护管理工作的基本水平，并且能对充电桩防护等级予以合理性调控，减少成本投资。

选择挂墙或者是柱子状态的充电方式，这种处理和安装机制能有效减少占地面积，提高配电系统配电技术应用的实际水平，也为后续监督处理体系的优化升级奠定基础，实现意义上提高新建住宅小区电动汽车充电桩配电设计的综合水平。

2、充电桩电容量测算

充电桩的电容量测算要结合配电室的应用环境，有效形成集中布置的工序布局，或者是进行分区域集中布置。一般而言，在电容量测算的过程中要结合应用要素和管控标准，切实提升管理效果的完整程度，也为各方面升级配电设计效果奠定基础。目前，较为常见的新能源汽车充电桩主要分为直流充电桩和交流充电桩两种，前者为快充后者是慢充。要想合理性提升布局设计效果，就要结合新建住宅小区的面积对不同充电桩进行合理性选择，有效整合相应设计要求，确保能从根本上提高配电系统处理工序的合理性和完整程度，也为合理性配电设计效率升级奠定基础。也就是说，在充电负荷判定和计量的过程中，能结合负荷需求系数和安装位置提高设计布局的完整性，且能充分考量充电桩配电设计注意事项。测算过程要结合电池充电功率对恒流阶段进行判定和分析，有效结合新建住宅小区充电桩负荷参数完善数据分析，保证配电设计工序的完整性。

在对配电容量进行计算的过程中，要对单台充电机输入容量进行计算，利用完成测定，其中，P表示的是单台充电机输出功率；S表示的是单台充电机的输入容量；cosφ表示的是充电机的功率因数，具体数值为0.96；η表示的是充电机效率，具体数值为0.93。例如，一台60kW的快速充电机，其S为67.2kVA，快速充电机的同时工作系数为0.9，则充电设备整体项目的配电容量就要控制在60.5kVA。

除此之外，在实际管理工作开展进程中，要对配电系统处理工序和标准化流程予以关注，有效建构完整的监督约束管理体系，确保能按照国家相关要求，夯实具体问题具体分析机制。新能源汽车电池要满足蓄电池无通气口、总面积低于封闭区域容积百分之一条件等基础要求，有效划分非危险区域，从而判定具体的设计流程。维护配电系统电位联结管理工序，有效减少静电作用，保证人身安稳和设备安稳，为管理工序的各方面进步奠定基础。

3、充电桩配电系统设计

无论是何种方式，在平面布置工作开展后，都要整合配电系统处理机制和管控措施，完善配电系统管理项目的合理性。结合操作过程的要求，在不影响车辆充电或者是运行过程的基础上，提高配电系统工序的合理性。

在新建住宅小区电动汽车充电桩配电设计工作开展进程中，要结合实际情况进行电气管理，保证相应参数分析的合理性和时效性，且能充分考量充电过程的具体要求。目前，在对新建住宅小区电动汽车充电桩配电设计时，一般按照三级标准进行设定和处理，但是，需要结合变配电室进行专用回路的处理，从而提高电费计量和管理水平。同时，小区管理人员也能依托实际运行工序对公共部位进行直流充电柱的管控，确保能在满足应急充电需求的基础上，升级直流充电桩的负荷等级，要求在二级以上。

三、安科瑞充电桩运营管理平台

1、系统架构

安科瑞Acrelcloud-充电桩收费运营云平台系统通过物联网技术对接入系统的充电桩站点和各个充电桩进行不间断地数据采集和监控，同时对各类故障如充电机过温保护、充电机输入输出过压、欠压、绝缘检测故障等一系列故障进行预警；用户通过微信小程序扫描二维码，进行支付后，系统发起充电请求，控制二维码对应的充电桩完成电动汽车的充电过程。

充电桩可选配WIFI模块或GPRS模块接入互联网，配合加密技术和秘钥分发技术，基于TCP/IP的数据交互协议，与云端进行直连。云平台包含了充电收费和充电桩运营的所有功能，具体功能如下：

资源管理：充电站档案管理，充电桩档案管理，用户档案管理，充电桩运行监测，充电桩异常交易监测

交易结算：充电价格策略管理，预收费管理，账单管理，营收和财务相关报表

用户管理：用户注册，用户登录，用户帐户管理，消息管理

充电服务：充电设施搜索，充电设施查看，地图寻址，在线自助支付充电，充电结算，导航等

微信小程序：扫码充电，账单支付等功能

数据服务：数据采集，短信提醒，数据存储和解析

变压器监控：监控充电站变压器负荷，每个充电站配备一块ARCM300T无线表，超负荷时系统自动对充电桩的进行调度管理，即当负荷超过百分之五十时，系统会限制新增开始充电的充电桩的功率，降为百分之五十，当变压器负荷超过百分之八十时，系统将不允许新增充电桩开始充电，直到负荷下降为止。

2、平台功能

2.1平台登录

在浏览器打开云平台链接、输入账户名和权限密码，进行登录，防止未授权人员浏览有关信息。

2.2平台首页

平台首页总览每天的开户数、充值金额、充电金额、充电度数、充电次数、充电时长，累计的开户数、充值金额、充电金额、充电度数、充电次数、充电时长，以及相应的环比增长和同比增长以及桩、站分布地图导航、本月充电统计。

2.3实时监控

充电站监控

充电站监控页面监视用户充电枪总数、正在充电的枪数、空闲枪数、插枪数量、故障枪数量等，汇总了用户拥有各桩的当日充电总次数、总电量、总时长，进行负荷限制、故障查询。

2.4微信小程序

搜索与使用

微信小程序可以通过扫描二维码和微信文字搜索找到，点击后可以加入到小程序列表，如下图所示

授权登录界面

用户通过搜索或者扫码等途径初次打开小程序时，会进入这个页面，需要用户授权登录才可以进入小程序主功能页面，如图所示

主功能页

初次进入主功能页时需要授权定位才可以使用地图相关功能，在地图上查看到当前所在区域的充电站，查看充电站信息，可以进行扫码充电操作，地图导航等

充电

扫描充电枪上的二维码，如果当前充电桩可用即可进入充电选择页面，可以查看到当前的充电站名称、充电枪名称，以及当前的账户余额，电价和预计可充电量等数据，还可以查看当前账户的历史充电记录。充电方式分为按时间充电、按金额充电、按电量充电这三种方式。充电结束可以进进行评价。

个人信息

个人信息可以显示当前登录账号的昵称和余额，同时包括、充值、充值记录查询、账单查询、充电记录查询、设置支付密码等功能