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摘要：随着环保低碳理念的提升，电动汽车、混合动力汽车在全社会逐渐地普及开来。电动汽车充电站为电动汽车提供能源，是发展电动汽车所必须的重要配套基础设施。地下车库汽车充电设施也成为政府及相关业主的必然需求，充电站主要由供电系统、充电设备、监控系统以及配套设施组成，全部系统保证充电站的正常、安全、稳定、高效运行。
关键词：充电桩；负荷计算；安全防护；消防联动
随着石油资源的日渐枯竭以及环保形势的日益严峻，日前工信部宣布工信部正在研究禁售传统燃油汽车的时间表。电动汽车以其零排放、使用成本低等优点，也逐渐被广大群众所接受。但是由于充电设置的缺乏，使群众购买电动汽车的积极性受到很大的打击，电动汽车也落得个较好不叫座的局面。
针对这种情况2015年10月，国务院下发《关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》，该意见明确规定：新建住宅配建停车位应100%建设充电设施或预留建设安装条件，大型公共建筑物配建停车场、社会公共停车场建设充电设施或预留建设安装条件的车位比例不低于10%。根据上述指导意见各地方政府也下发了《实施指南》。但是由于缺乏相应的标准设计，导致到目前为止新建住宅小区充电桩设计仍然比较混乱。
一、目前电动汽车充电桩的五种标准
1. chademo 快充插座
日系车中普遍使用，其直流快充插座可以提供最大50KW的快充电量。
2. combo插座
目前欧洲应用最广的插座类型，可以允许电动车慢充和快充，这套快充装置在DC直流电下可以10分钟内完成充电。这就需要充电站可以提供电压500V最高到200A的电流。
3.Tesla插座
特斯拉公司插座标准，它的充电插座最高容量是可以达到120kw，最高电流可达80A。
4.Mennekes 快充插座
是交流快充插座，在欧盟比较普遍，这种三相交流电的充电最高可支持44kw的容量。
5.CEE 标准充电
“联合充电系统”即“CCS”标准，几乎是应用最广泛的电气插座，由欧美汽车公司主导推出。容量12kw最大电流32A的交流充电插座作为慢充方式。
我国充电标准目前主要有两种，一为“CCS”联合充电系统，另一种是国标GB/T20234，规定了七针交流和九针直流接口的标准。
综合上述标准，我们不难发现，只要是快充标准，最大容量均在40kw以上，即便是“CCS”联合充电系统慢充标准也达到了12KW，32A，这也超过了一般住宅供电8KW的最大容量。所以在地下车库内安装充电设施必然要采用单独的供电回路进行供电，为了满足住户的基本充电要求，单个充电桩最小预留负荷应在15kw以上，电压应为380V，电流为32A以下。
二、充电桩电力负荷的计算
1）单台充电机输入容量为：
式中：P——单台充电机的输出功率；
S——单台充电机的输入容量；
cos——充电机功率因数，取0.9；
η --充电机效率，取0.9。
充电站内充电机输入总容量为：
式中：P1、P2、Pn——各台充电机的输出功率；
ΣS——充电机的输入总容量；
cosΦ1、cosΦ2、cosΦn ——各台充电机的功率因数，取0.9；
η1、η2、ηn——各台充电装置的效率，取0.9；
K——充电机同时工作系数，可根据充电桩的数量取0.3-0.8。
三、充电桩的装设位置
目前大多数充电桩都采用壁挂式安装，地下车库一般采用8.8米柱距，每两个柱子中间布置3个或6个车位。靠近柱子的车位可以将充电桩挂在柱子上，中间车位就比较麻烦，布置在柱子上的话一是离车位较远，充电时电缆容易受到其他车辆的干扰，发生碰撞时还容易发生事故；同时所有充电桩都挂在柱子上的话每个柱子需要挂3至6个充电桩，根本没有足够的空间，所以应考虑采用新型车挡式充电桩。车挡式充电桩高度一般在12cm，直接贴在地面上，位于车位后侧一角，无需占地，可碾压，解决了充电设施的充电安全和建设占地问题，并可完全避免停车场里的撞桩风险。
四、导体的选择和敷设
电动车充电桩接地系统一应采用TN-S接地系统，导线应选用中性线截面与相线截面相同的铜芯电缆。为便于低压供电线路引入和引出充电桩，低压线路的截面不宜过大，一般应小于大于120mm2。绝缘层及护套层的阻燃等级应根据车库的规模结合《建筑設计防火规范》以及《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》的相关规定。一般大中型车库电力干线应采用低烟无卤阻燃型的电缆，末端活动电缆考虑到抗折弯能力宜选用橡胶绝缘电缆。
车库内充电干线缆采用电缆桥架沿车库梁底敷设，可与其他非消防类电力电缆同槽敷设，当敷设至车位上方时沿柱子引下至地面。对于新建车库地面电缆可采用穿钢管沿地面暗敷。对于已建成车库改造可采用足够强度的钢制方管沿地面明敷。末端电缆采用可伸缩电缆，平时卷放在充电桩电缆盒内，充电时由充电桩内拉出。
五、计量保护系统
电能表宜采用电子化、低损耗电子式电能表。从方便管理的角度来说一般采用预付费储值卡计量方式。将预购电量或金额写入专用电子卡（存储器）中，交给用户持电子卡到对应电表上进行通讯，预购值自动送入电表中。预付费电度表可实现峰谷电价、分时电价、阶梯电价等多种计量方式、并能预约充电时间，让用户自主选择充电时段，实现错峰充电，降低用户的充电成本。
总进线回路配置電能质量分析仪，对整个充电桩供电回路电能质量进行监测。充电回路采用三相供电，其进线配置带漏电保护的微型断路器。进线回路同时设置电气火灾监控装置，接入火灾监控后台系统。充电管理控制器负责外部人机接口，充电控制、读取直流电能表的电能数据，控制直流充电输出断路器的分合闸等。
六、监控系统
为了智能化管理各个充电桩的电能需求，最大限度的避免电力系统的投资浪费或容量闲置，每个地下车库充电系统都应配备智能监控系统。智能监控系统由网元层、站级监控层和网络管理层组成。
监控系统将充电站的充电机、充电车辆、视频监视、火灾自动报警及站内其他设备的状态信息、参数配置信息、充电过程实时信息等进行集成，同时应具有对整个住宅或办公区域变电设备负荷率的监控功能并结合监控数据自动调整充电负荷，实现错峰充电，这对于已建成项目增加充电系统尤为关键。
七、充电站安全防护
地下车库一般设有自动喷水灭火系统，以及火灾自动报警系统，考虑到充电终端为贴地面放置，所以充电桩要有一定的防水防尘能力，并能在火灾发生或喷水系统误动作时由火灾自动报警系统自动切断电源，避免发生事故。同时由于车辆充电时易发生温度过高甚至自燃事故，所以应将充电时的车辆温度信息与火灾自动报警系统联动，一旦发生车辆自燃事故及时切断电源，并启动相应的灭火、排烟设施，并启动应急广播和应急照明，避免人员伤亡和财产损失。
综上所述：对于地下车内增加充电设置将会面临电力设施投资、初期建设成本、计量与付费、安全防护、消防安全等等各种方面的问题。但是随着国家各种扶持政策的出台，各地方政府具体实施细则的落实，在未来的短时间内，新建小区内实现100%的安装充电设施将很快会实现。广大居民在家中给自己的汽车充电将不再是遥不可及的梦想。
关键词：充电桩；负荷计算；安全防护；消防联动
随着石油资源的日渐枯竭以及环保形势的日益严峻，日前工信部宣布工信部正在研究禁售传统燃油汽车的时间表。电动汽车以其零排放、使用成本低等优点，也逐渐被广大群众所接受。但是由于充电设置的缺乏，使群众购买电动汽车的积极性受到很大的打击，电动汽车也落得个较好不叫座的局面。
针对这种情况2015年10月，国务院下发《关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》，该意见明确规定：新建住宅配建停车位应100%建设充电设施或预留建设安装条件，大型公共建筑物配建停车场、社会公共停车场建设充电设施或预留建设安装条件的车位比例不低于10%。根据上述指导意见各地方政府也下发了《实施指南》。但是由于缺乏相应的标准设计，导致到目前为止新建住宅小区充电桩设计仍然比较混乱。
一、目前电动汽车充电桩的五种标准
1. chademo 快充插座
日系车中普遍使用，其直流快充插座可以提供最大50KW的快充电量。
2. combo插座
目前欧洲应用最广的插座类型，可以允许电动车慢充和快充，这套快充装置在DC直流电下可以10分钟内完成充电。这就需要充电站可以提供电压500V最高到200A的电流。
3.Tesla插座
特斯拉公司插座标准，它的充电插座最高容量是可以达到120kw，最高电流可达80A。
4.Mennekes 快充插座
是交流快充插座，在欧盟比较普遍，这种三相交流电的充电最高可支持44kw的容量。
5.CEE 标准充电
“联合充电系统”即“CCS”标准，几乎是应用最广泛的电气插座，由欧美汽车公司主导推出。容量12kw最大电流32A的交流充电插座作为慢充方式。
我国充电标准目前主要有两种，一为“CCS”联合充电系统，另一种是国标GB/T20234，规定了七针交流和九针直流接口的标准。
综合上述标准，我们不难发现，只要是快充标准，最大容量均在40kw以上，即便是“CCS”联合充电系统慢充标准也达到了12KW，32A，这也超过了一般住宅供电8KW的最大容量。所以在地下车库内安装充电设施必然要采用单独的供电回路进行供电，为了满足住户的基本充电要求，单个充电桩最小预留负荷应在15kw以上，电压应为380V，电流为32A以下。
二、充电桩电力负荷的计算
1）单台充电机输入容量为：
式中：P——单台充电机的输出功率；
S——单台充电机的输入容量；
cos——充电机功率因数，取0.9；
η --充电机效率，取0.9。
充电站内充电机输入总容量为：
式中：P1、P2、Pn——各台充电机的输出功率；
ΣS——充电机的输入总容量；
cosΦ1、cosΦ2、cosΦn ——各台充电机的功率因数，取0.9；
η1、η2、ηn——各台充电装置的效率，取0.9；
K——充电机同时工作系数，可根据充电桩的数量取0.3-0.8。
三、充电桩的装设位置
目前大多数充电桩都采用壁挂式安装，地下车库一般采用8.8米柱距，每两个柱子中间布置3个或6个车位。靠近柱子的车位可以将充电桩挂在柱子上，中间车位就比较麻烦，布置在柱子上的话一是离车位较远，充电时电缆容易受到其他车辆的干扰，发生碰撞时还容易发生事故；同时所有充电桩都挂在柱子上的话每个柱子需要挂3至6个充电桩，根本没有足够的空间，所以应考虑采用新型车挡式充电桩。车挡式充电桩高度一般在12cm，直接贴在地面上，位于车位后侧一角，无需占地，可碾压，解决了充电设施的充电安全和建设占地问题，并可完全避免停车场里的撞桩风险。
四、导体的选择和敷设
电动车充电桩接地系统一应采用TN-S接地系统，导线应选用中性线截面与相线截面相同的铜芯电缆。为便于低压供电线路引入和引出充电桩，低压线路的截面不宜过大，一般应小于大于120mm2。绝缘层及护套层的阻燃等级应根据车库的规模结合《建筑設计防火规范》以及《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》的相关规定。一般大中型车库电力干线应采用低烟无卤阻燃型的电缆，末端活动电缆考虑到抗折弯能力宜选用橡胶绝缘电缆。
车库内充电干线缆采用电缆桥架沿车库梁底敷设，可与其他非消防类电力电缆同槽敷设，当敷设至车位上方时沿柱子引下至地面。对于新建车库地面电缆可采用穿钢管沿地面暗敷。对于已建成车库改造可采用足够强度的钢制方管沿地面明敷。末端电缆采用可伸缩电缆，平时卷放在充电桩电缆盒内，充电时由充电桩内拉出。
五、计量保护系统
电能表宜采用电子化、低损耗电子式电能表。从方便管理的角度来说一般采用预付费储值卡计量方式。将预购电量或金额写入专用电子卡（存储器）中，交给用户持电子卡到对应电表上进行通讯，预购值自动送入电表中。预付费电度表可实现峰谷电价、分时电价、阶梯电价等多种计量方式、并能预约充电时间，让用户自主选择充电时段，实现错峰充电，降低用户的充电成本。
总进线回路配置電能质量分析仪，对整个充电桩供电回路电能质量进行监测。充电回路采用三相供电，其进线配置带漏电保护的微型断路器。进线回路同时设置电气火灾监控装置，接入火灾监控后台系统。充电管理控制器负责外部人机接口，充电控制、读取直流电能表的电能数据，控制直流充电输出断路器的分合闸等。
六、监控系统
为了智能化管理各个充电桩的电能需求，最大限度的避免电力系统的投资浪费或容量闲置，每个地下车库充电系统都应配备智能监控系统。智能监控系统由网元层、站级监控层和网络管理层组成。
监控系统将充电站的充电机、充电车辆、视频监视、火灾自动报警及站内其他设备的状态信息、参数配置信息、充电过程实时信息等进行集成，同时应具有对整个住宅或办公区域变电设备负荷率的监控功能并结合监控数据自动调整充电负荷，实现错峰充电，这对于已建成项目增加充电系统尤为关键。
七、充电站安全防护
地下车库一般设有自动喷水灭火系统，以及火灾自动报警系统，考虑到充电终端为贴地面放置，所以充电桩要有一定的防水防尘能力，并能在火灾发生或喷水系统误动作时由火灾自动报警系统自动切断电源，避免发生事故。同时由于车辆充电时易发生温度过高甚至自燃事故，所以应将充电时的车辆温度信息与火灾自动报警系统联动，一旦发生车辆自燃事故及时切断电源，并启动相应的灭火、排烟设施，并启动应急广播和应急照明，避免人员伤亡和财产损失。
综上所述：对于地下车内增加充电设置将会面临电力设施投资、初期建设成本、计量与付费、安全防护、消防安全等等各种方面的问题。但是随着国家各种扶持政策的出台，各地方政府具体实施细则的落实，在未来的短时间内，新建小区内实现100%的安装充电设施将很快会实现。广大居民在家中给自己的汽车充电将不再是遥不可及的梦想。