充电桩设计规范及原理

智能充电桩的研究是与电动汽车产业化同步发展的，我国与西欧、北美等发达国家基本上处于同一起跑线上。但在一些简易充电桩的建设上，北美等发达国家显然已经走在前头，譬如美国，由于政府的鼓励与法律政策的扶持，电动汽车数量相对较多，通用汽车公司生产的EVl、日本丰田公司的RAV4EV等已经在美国进入了家庭，在其大多数城市内均已建立了多个简易充电桩，包括非接触式充电桩与接线式充电桩。在我国，充电桩的研究随着电动汽车示范运行的开展也已经开始取得了一些突破性的进展。

充电桩设计规范性引用文件

下列文件中的条款通过本规范的引用而构成本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。

GB 50052-2009 供配电系统设计规范

GB 50053 10kV及以下变电所设计规范

GB 50054 低压配电设计规范

GB 12325-2008 电能质量供电电压允许偏差

GB/T 14549 电能质量公用电网谐波

GB 17625.1-2003 电磁兼容限值谐波电流发射限值（设备每相输入电流≤16A）

GB/Z 17625.6-2003 电磁兼容限值对额定电流大于16A的设备在低压供电系统中产生谐波电流的限制

GB/T 50063-2008 电力装置的电测量仪表装置设计规范

GB 50217-2008 电力工程电缆设计规范

GB 50229-2006 火力发电厂与变电站设计防火规范

GB 50016-2006 建筑设计防火规范

GB 50058 爆炸和火灾危险环境场所电力装置设计规范

GB 50057 建筑物防雷设计规范（2000年版）

GB 50034-2004 建筑照明设计标准

GB 50156-2006 汽车加油加气站设计与施工规范

GB 50289 城市工程管线综合规划规范

GB 4208-2008 外壳防护等级（IP代码）

GB 3096-2008 声环境质量标准

DL/T 5137-2008 电测量及电能计量装置设计技术规程

DL/T 621 交流电气装置的接地

DL 5027 电力设备典型消防规程

Q/CSG 11516.1—2010 2 电监安全［2008］23号关于加强重要电力用户供电电源及自备应急电源配置监督管理的意见

Q/CSG 10001-2004 变电站安键环设施标准

Q/CSG 11516.1-2010 电动汽车充电设施通用技术要求

Q/CSG 11516.3-2010 电动汽车非车载充电机技术规范

Q/CSG 11516.4-2010 电动汽车交流充电桩技术规范

Q/CSG 11516.5-2010 电动汽车非车载充电机充电接口规范

Q/CSG 11516.7-2010 电动汽车充电站监控系统技术规范

充电桩设计原理

交流充电桩电气系统设计如图所示，主回路由输入保护断路器、交流智能电能表、交流控制接触器和充电接口连接器组成；二次回路由控制继电器、急停按钮、运行状态指示灯、充电桩智能控制器和人机交互设备（显示、输入与刷卡）组成。

主回路输入断路器具备过载、短路和漏电保护功能；交流接触器控制电源的通断；连接器提供与电动汽车连接的充电接口，具备锁紧装置和防误操作功能。

二次回路提供“启停”控制与“急停”操作；信号灯提供“待机”、“充电”与“充满”状态指示；交流智能电能表进行交流充电计量；人机交互设备则提供刷卡、充电方式设置与启停控制操作。

整体系统由四部分组成：电动汽车充电桩、集中器、电池管理系统系统（BMS）、充电管理服务平台。

电动汽车充电桩的控制电路主要由嵌入式ARM处理器完成，用户可自助刷卡进行用户鉴权、余额查询、计费查询等功能，也可提供语音输出接口，实现语音交互。用户可根据液晶显示屏指示选择4种充电模式：包括按时计费充电、按电量充电、自动充满、按里程充电等。

电动汽车充电机控制器与集中器利用CAN总线进行数据交互，集中器与服务器平台利用有线互联网或无线GPRS网络进行数据交互，为了安全起见，电量计费和金额数据实现安全加密。

电池管理系统系统（BMS）的主要功能是监控电池的工作状态（电池的电压、电流和温度）、预测动力电池的电池容量（SOC）和相应的剩余行驶里程，进行电池管理以避免出现过放电、过充、过热和单体电池之间电压严重不平衡现象，最大限度地利用电池存储能力和循环寿命。

充电服务管理平台主要有三个功能：充电管理、充电运营、综合查询。充电管理对系统涉及到的基础数据进行集中式管理，如电动汽车信息、电池信息、用户卡信息、充电桩信息;充电运营主要对用户充电进行计费管理;综合查询指对管理及运营的数据进行综合分析查询。

工作原理：1、充电机没有与动力蓄电池总成建立连接时，充电机经过自检后自动初始化为常规控制充电方式（可选择手动，IC卡或充电机监控刺痛操作方式）。充电机采用手动操作时，应具有明确的操作指导信息。

2、充电机与动力蓄电池总成建立连接后，通过通信获得动力蓄电池总成ECU自动控制方式（简称自动控制充电方式）