关于新建居住小区电动汽车充电桩设计的研究

  随着社会的发展和人民生活水平的提高，人们对环境的保护和自身健康意识也逐渐提高。新能源电动汽车具有节能环保、行驶里程长、无噪音污染等优势，为满足社会对环保能源的需求，全力发展新能源电动汽车势在必行。由于电动汽车充电设施缺乏，导致充电桩使用率低，影响居民使用体验，不利于推广和普及。本文结合对电动汽车发展现状及发展的新趋势，分析新建居住小区电动汽车充电桩存在的问题，对新建居住小区电动汽车充电设施的设计提出合理化建议，希望对电动汽车充电设施的设计提供参考。

  随着新能源汽车的普及，为促进新能源汽车的发展，相继出台有关政策和标准为电动汽车发展提供良好的政策环境。据汽车工业协会统计，2022年中国纯电动汽车销售536万辆，同比增长81.5%.近年来我们国家新能源汽车呈现迅速增加的态势，在技术上取得一定进展。目前，我国已变成全球上*大的电动汽车市场之一。由于电动汽车的保有量在逐年增加，充电设施的建设显得很重要。由于充电桩建设周期较长、投资大建设难等原因，在居住小区内建充电桩面临着一些问题。

  电动汽车是指使用电能为动力来源，以车载电池或其他电源为辅助能源，实现驱动功能的汽车。电动汽车具有节能、环保、安全、舒适等优点，是传统燃油车的*佳替代品，也是目前*具发展前途的汽车产品。目前全球电动汽车产业呈现蓬勃发展形态趋势，呈现出三大特点:一是市场规模逐步扩大;二是研发技术与产品推广同步发展;三是商业模式不停地改进革新。截止到2022年，全国累计产销新能源汽车705万辆和688万辆，分别同比增长97%和93%。根据工信部发布的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012~2020）年)》的目标，到2030年，新能源汽车占当年乘用车销量的20%以上。

  电动汽车充电设施包括交流慢充型和直流快充型两种，如图1所示。交流慢充型充电桩的输人为单相电流，输出为交流电，具有安装方便、占地面积小，投资小等优点;直流快充桩一般为三相380V，输人为交流，输出为直流,具有充电时间短、电流大的优点缺点是投资高、占地面积大，一般适用于大型商场、超市、加油站等地充电。

  (1)家用充电设施。社区物业可以对安装家用充电桩的业主进行宣传引导，协调小区车位、消防、用电等有关部门，尽量为安装家用充电桩的业主提供便利，为其安装和使用提供便利条件，并协助其办理相关手续。鼓励车主安装家用充电桩，对安装且在本小区居住的电动汽车车主，可给予一定的财政补贴。小区业主委员会、物业服务企业或供电部门能够准确的通过居民实际的需求，向业主大会或全体业主征求意见，制定电动汽车充电设施建设管理办法和充电服务收费标准，规范小区电动汽车充电设施的建设和运营。

  (2)公共充电设施。公共充电桩是指为非居住类车辆提供充电服务的充电设施，包括固定停车位、公共停车场、公用停车场(库)、加油(气)站等区域建设的充电设施。其基本功能是向非居住类车辆提供充电服务，其建设规模较大，为物业管理提供一个新的收人来源，可以大幅度提高物业管理企业的收入。

  (3)共享式家用充电设施。共享式家用充电桩是指居民小区业主为自己使用的电动汽车(不包括摩托车、非机动车等)购买充电设施，并来安装、调试和运营的充电设施。共享式家用充电桩一般在小区内或者小区附近的停车场、公共场地等，建设有充电插座和充电桩，供业主家庭使用。与其他充电桩的区别如表1所示，共享式家用充电桩具有建设成本低、占地面积小、建设周期短、节约世界资源等优点，对于社区物业而言，可以有效节约成本。

  根据能源局、发改委、能源局等九部委联合发布的《关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》(发改能源规〔2018]1955号)，各地要加强规划，加快居住区充电基础设施建设。根据《电动汽车充电基础设施规划设计规范》(GB50156-2018)，新建居住小区应在停车位上预留特殊的比例的固定停车位(充电车位),并且将其纳人建筑规划设计标准，按服《建设计防火规范，(GB50016-2014)要，新建居住小区应在停车场、绿地、道路等公共活动区域预留电动汽车充电设族的建设安装条件。

  (1)新能源电动汽车充电设族的建设受政策。技术和市场的影响较大，在推广过程中容易遇到一些问题，最重要的包含:1.充电设旅建设与小民物业管理协调困难，目前部分新建小区在规划时并未考虑充电设施的建设，而物坐又没有充电设旅管理能力，导致坐主无因定停车位无法安装充电桩，2.小区内的停车位有限，充电设施的建设存在比较大困难。目前小区停车位都是为满足机动车停车要象而设置的，因此很难有空同专门用于安装充电柱，新能源电动汽车的充电功率较大，普通车位不足以满足电动汽车的充电需委，支业主委贝会，物坐服务企业和充电设康管理单位在安装光电桩时存在一些矛盾和纠纷，在安装充电桩时，物业服务企业往往要求业主委员会同意安装充电柱并出具意见雨，但是业主委员会通常会以不具备充电条件为由拒绝物业服务企业的安装要要，在业主委员会不同意安装充电桩时，物业服务企业可能会队安会问题为由阻止业主委员会和物业服务企业之同的沟通，其至引发冲实。

  (2)现有充电设族的安会防护播康有待逐步加强，电动汽车在使用的过程中有也许会出现自燃事故，充电桩也可能出现短路等故章，若发生火灾等安会事故，将会给业主造成财产损失和人员受伤或死亡等难以处理的后果。程中应采取必要的安全防护措施。

  (3)现阶段电动汽车充电设施技术标准尚不完善。由于我国在充电设备制造、运营、维护方面起步较晚，有关技术标准、规范等尚不完善。因此在设计电动汽车充电设施时应最大限度地考虑其安全性、可靠性和经济性等因素，同时满足有关标准、规范及产品认证要求，避免因技术标准不完等造成不必要的经济损失和安全隐忠。

  (4)新能源电动汽车充电柱投资所需成本高维护费用高。新能源电动汽车充电桩属于设备，通常要依规定进行建设和运营管理。在新建居住小区电动汽车充电设施的建设中，充电设施具有投资大、建设周期长、经营成本高等特点，且充电设施的日常运行、维护费用也比较高。

  在配电系统的设计中，首先要明确配电系统的作用。配电系统的作用是为电动汽车充电设施提供电源，确保充电桩能够正常使用，保障用户利益。当居住小区内电动汽车充电设施数量较少时，可利用小区内现有的供电线路、电缆沟等设施进行供电，但对于居住小区内有较多电动汽车充电设施时，为保证配电系统的可靠性和安全性，可在居民住宅外设置变压器并与小区供电线路，电缆沟等共用，来提升供电可靠性。配电系统的设计需要考虑小区用电负荷情况和供电半径，对于较大规模的居住小区宜采用三级配电模式或一级配电模式。

  在小区公共区域或车位中设置的电动汽车充电设施，应结合建筑物整体规划设计，按规范要求合理地布局，合理布线，与旁边的环境相协调。小区充电设施应尽量靠近住户集中区域、消防通道、主要出人口、景观等部位，方便车辆识别、引导及充电管理。充电桩应布置在车辆较少的区域，同时与配电房、消挖室等建筑保持一定的安全距离，避免产生干扰。充电桩不宜与其他充电设施共用一个场地，因充电时间比较久，充电柱使用频繁，也不利于消防疏散。如在停车位中设置充电柱，应根据停车位大小及电动车类型进行布置。若充电桩采用地埋式安装方法时，应在车位处预留位置和电源插座，若采用支架式安装方法时，应在车位前设置可移动的支架或电缆槽，若采用壁挂式安装方法时，应在车位前预留电源插座和线缆槽，老充电桩为落地式安装方法时，应在车位前设置可移动的支架或电缆槽。同时充电站要有方便的出入口及逃生通道。充电柱不宜设置在人员密集、易产生火灾、爆炸等危险的场所,考虑到环境的影响和安全因素，应合理设置逃生通道，且每层须设置独立安全出口。

  现阶段，各大运营商、物业公司等都在加快充电桩的建设，为快速抢占，都采用快速充电模式。由于不同电动汽车的充电时间不一样，所以不同车型配置的充电桩数量也不一样，导致部分用户选择了慢充模式。电网在《电动汽车充电基础设施建设技术规范(征求意见稿)》中提出:“为满足居民家庭电动汽车充电需求，应采用充为主、快充为辅的方式”。这就说明用户要慢充为主、快充为辅的方式。这就说明用户要慢充为主、快充为辅的情况。因此，建议在新建居住小区充电桩设计时，根据电动汽车的快充和慢充比例来确定充电桩的数量及功率。随着电动汽车保有量的增加，充电桩将逐渐完善并使用户得到满足需求。

  (1)满足相关规范要求。根据《电动汽车充电基础设施设计规范》，充电设备的安装应符合《建筑规划设计防火规范》(GB50016-2014)的相关规定，电动汽车充电设备的安裴应符合现行有关消防技术标准和规定门。因此，在电动汽车充电柱的安装过程中，应严格遵守相关规范要求，从消防安全方面出发，村绝安全隐忠。

  (2)充电桩安装的地方应方便居民使用。若充电桩安装在地下车库时，则要考虑到车辆进出地下车库的安全性及便利性。此外，充电设施安装位置还应考虑到施工方便、易于维护、易于管现等因素。

  (3)合理选择充电设备及线路。在建设充电桩时，应根据当地实际情况选用适合当地居民使用的充电设备和线路。同时，根据相关设计规范要求，合理选择充电设备和线路，保障充电设备使用安全、使用效率和充电速度。

  (4)加强对业主的安全教育及管理。物业服务企业应加强对业主的安全教育及管现工作，建立完葬的小区电动汽车充电桩安全使用管理制度，设置专人对电动汽车充电设备做巡查和管理，察觉缺陷立即处理解决。同时物业服务企业还要积极向小区居民进行宣传和提醒，增强居民的安全意识。

  AcrelCloud-9000安科瑞充电柱收费运营云平台系统通过物联网技术对接入系统的电动电瓶车充电站以及各个充电整法行不间断地数据采集和监控，实时监控充电桩运作时的状态，进行充电服务、支付管理，交易结算，资要管理、电能管理，明细查询等。同时对充电机过温保护、漏电、充电机输入/输出过压，欠压，绝缘低各类故障进行预警；充电桩支持以太网、4G或WIFI等方式接入互联网，用户通过微信、支付宝，云闪付扫码充电。

  适用于民用建筑、普通工业建筑、居住小区、实业单位、商业综合体、学校、园区等充电桩模式的充电基础设施设计。

  2）数据采集层：包括电瓶车智能充电桩通讯协议为标准modbus-rtu。电瓶车智能充电桩用于采集充电回路的电力参数，并进行电能计量和保护。

  4）数据层：包含应用服务器和数据服务器，应用服务器部署数据采集服务、WEB网站，数据服务器部署实时数据库、历史数据库、基础数据库。

  5）应客户端层：系统管理员可在浏览器中访问电瓶车充电桩收费平台。终端充电用户通过刷卡扫码的方式启动充电。

  小区充电平台功能主要涵盖充电设施智能化大屏、实时监控、交易管理、故障管理、统计分析、基础数据管理等功能，同时为运维人员提供运维APP，充电用户更好的提供充电小程序。

  智能化大屏展示站点分布情况，对设备状态、设备使用率、充电次数、充电时长、充电金额、充电度数、充电桩故障等进行统计显示，同时可查看每个站点的站点信息、充电桩列表、充电记录、收益、能耗、故障记录等。统一管理小区充电桩，查看设备使用率，合理分配资源。

  实时监视充电设施运作状况，最重要的包含充电桩运作时的状态、回路状态、充电过程中的充电电量、充电电压/电流，充电桩告警信息等。

  平台管理人员可管理充电用户账户，对其进行账户进行充值、退款、冻结、注销等操作，可查看小区用户每日的充电交易详细信息。

  设备自动上报故障信息，平台管理人员可通过平台查看故障信息并进行派发处理，同时运维人员可通过运维APP收取故障推送，运维人员在运维工作完成后将结果上报。充电用户也可通过充电小程序反馈现场问题。

  通过系统平台，从充电站点、充电设施、、充电时间、充电方式等不同角度，查询充电交易统计信息、能耗统计信息等。

  在系统平台建立运营商户，运营商可建立和管理其运营所需站点和充电设施，维护充电设施信息、价格策略、折扣、优惠活动，同时可管理在线卡用户充值、冻结和解绑。

  面向运维人员使用，可以对站点和充电桩来管理、可以有效的进行故障闭环处理、查询流量卡使用情况、查询充电\充值情况，进行远程参数设置，同时可接收故障推送

  面向充电用户使用，可查看附近空闲设备，主要包含扫码充电、账户充值，充电卡绑定、交易查询、故障申诉等功能。

  安科瑞响应节能环保、绿色出行的号召，为广大新老用户提供慢充和快充两种充电方式壁挂式、落地式等多种类型的充电桩，包含智能7kW交流充电桩，30kW壁挂式直流充电桩，智能60kW/120kW直流一体式充电桩等来满足新能源汽车行业快速、经济、智能运营管理的市场需求，提供电动汽车充电软件解决方案，可以随时随地享受便捷高效安全的充电服务，微信扫一扫、微信公众号、支付宝扫一扫、支付宝服务窗，充电方式多样化，为车主用户更好的提供便捷、高效、安全的充电服务。实现对动力电池快速、高效、安全、合理的电量补给，能计时，计电度、计金额作为市民购电终端，同时为提高公共充电桩的效率和实用性。

  保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、远程升级，支持刷卡、扫码、即插即用。

  额定功率30kW，三相五线，具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远

  额定功率60kW，三相五线，具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远程升级，支持刷卡、扫码、即插即用

  额定功率120kW，三相五线，具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远程升级，支持刷卡、扫码、即插即用

  10路承载电流25A，单路输出电流3A，单回路功率1000W，总功率5500W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别、独立计量、告警上报。

  ACX10A-TYHN：防护等级IP21，支持投币、刷卡，扫码、免费充电

  2路承载电流20A，单路输出电流10A，单回路功率2200W，总功率4400W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别，报警上报。

  20路承载电流50A，单路输出电流3A，单回路功率1000W，总功率11kW。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别，报警上报。

  10路承载电流25A，单路输出电流3A，单回路功率1000W，总功率5500W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别、独立计量、告警上报。

  ACX10B-YHW：户外使用，落地式安装，包含1台主机及5根立柱，支持刷卡、扫码充电,不带广告屏

  ACX10B-YHW-LL：户外使用，落地式安装，包含1台主机及5根立柱，支持刷卡、扫码充电。液晶屏支持U盘本地投放图片及视频广告

  三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，分相总有功电能，总正反向有功电能统计，总正反向无功电能统计；红外通讯；电流规格：经互感器接入3×1（6）A，直接接入3×10（80）A，有功电能精度0.5S级，无功电能精度2级

  三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，有功电能计量（正、反向）、四象限无功电能、总谐波含量、分次谐波含量（2～31次）；A、B、C、N四路测温；1路剩余电流测量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD显示；有功电能精度：0.5S级（改造项目）

  直流电压、电流、功率测量，正反向电能计量，复费率电能统计，SOE事件记录:8位LCD显示:红外通讯:电压输入*大1000V，电流外接分流器接入(75mV)或霍尔元件接入(0-5V);电能精度1级，1路485通讯，1路直流电能计量AC/DC85-265V供电

  直流电压、电流、功率测量，正反向电能计量:红外通讯:电压输入*大1000V，电流外接分流器接入(75mV)或霍尔元件接入(0-20mA0-5V);电能精度1级

  导轨式安装，可实现短路限流灭弧保护、过载限流保护、内部超温限流保护、过欠压保护、漏电监测、线G无线通讯(选配);额定电流为0~63A，额定电流菜单可设。

  随着新能源电动汽车的发展，充电桩的数量也会不断增多，未来充电桩建设将会作为小区基础设施建设的重要部分，并将逐步代替传统的固定充电桩，以满足居民充工程建设阶段，需结合当地供电部门规定及规范要求，确保电网与电动汽车充电设施相匹配。尤其是新建小区需考虑新建居住小区用电负荷特性、供电容量、电网结构和电力传输等因素，从而为电动汽车发展提供良好的环境。

  [1]郑松松，俞卓言，黄威，等.居住小区电动汽车充电桩建设模型研究[J].电力与能源，2022，43（2）：163-167.

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