充電樁
充電樁其功能類似于加油站里面的加油機，可以固定在地面或墻壁，安裝于公共建筑（公共樓宇、商場、公共停車場等）和居民小區(qū)停車場或充電站內(nèi)，可以根據(jù)不同的電壓等級為各種型號的電動汽車充電。充電樁的輸入端與交流電網(wǎng)直接連接，輸出端都裝有充電插頭用于為電動汽車充電。充電樁一般提供常規(guī)充電和快速充電兩種充電方式，人們可以使用特定的充電卡在充電樁提供的人機交互操作界面上刷卡使用，進行相應(yīng)的充電方式、充電時間、費用數(shù)據(jù)打印等操作，充電樁顯示屏能顯示充電量、費用、充電時間等數(shù)據(jù)。
功能
充電樁（栓）能實現(xiàn)計時、計電度、計金額充電，可以作為市民購電終端。同時為提高公共充電樁（栓）的效率和實用性，今后將陸續(xù)增加一樁（栓）多充和為電動自行車充電的功能。[1]
發(fā)展歷程
充電樁充電樁
截至目前 ， 我國電動汽車充電站大多局限于電動公交汽車或內(nèi)部集團用車 ， 還沒有建成真正面向不同用戶的充電站服務(wù)網(wǎng)絡(luò) 。 已經(jīng)建成或在建的比較有代表性的充電站有如下內(nèi)容 。2006 年 ， 比亞迪在深圳總部建成深圳首個電動汽車充電站 。
2008 年 ， 北京市奧運會期間建設(shè)了國內(nèi)第一個集中式充電站 ， 可滿足 50 輛純電動大巴車的動力電池充電需求 。
2009 年 10 月 ， 上海市電力公司投資建成上海漕溪電動汽車充電站 ， 是國內(nèi)第一座具有商業(yè)運營功能的電動汽車充電站 。2009 年底 ， 北京首科集團在健翔橋建設(shè)完成了國內(nèi)第一個包含完整智能微網(wǎng)的北京純 電動乘用車示范充電站 。
2009 年 12 月 31 日 ， 南方電網(wǎng)投產(chǎn)的首批電動汽車充電站 （ 樁 ） 在深圳建成投運 ， 建設(shè)規(guī)模為 2個充電站 、134 個充電樁（栓） 。
2010 年 3 月 31 日 ， 國家電網(wǎng)公司唐山南湖充電站建成投運 ， 是我國首座國家電網(wǎng)典型設(shè)計充電站 ， 可同時為 10 臺電動汽車按快充和慢充兩種方式進行充電作業(yè) 。
種類
按安裝方式分
可分為落地式充電樁、掛壁式充電樁。落地式充電樁適合安裝在不靠近墻體的停車位。掛壁式充電樁適合安裝在靠近墻體的停車位。
按安裝地點分
按照安裝地點，可分為公共充電樁和專用充電樁。 公共充電樁是建設(shè)在公共停車場（庫）結(jié)合停車泊位，為社會車輛提供公共充電服務(wù)的充電樁。 專用充電樁是建設(shè)單位（企業(yè)）自有停車場（庫），為單位（企業(yè)）內(nèi)部人員使用的充電樁。 自用充電樁是建設(shè)在個人自有車位（庫），為私人用戶提供充電的充電樁。 充電樁一般結(jié)合停車場（庫）的停車位建設(shè)。安裝在戶外的充電樁防護等級不應(yīng)低于IP54。安裝在戶內(nèi)的充電樁防護等級不應(yīng)低于IP32。
按充電接口數(shù)分
可分為一樁一充和一樁多充。
按充電方式分
充電樁（栓）可分為直流充電樁（栓），交流充電樁（栓）和交直流一體充電樁（栓）。
技術(shù)實現(xiàn)
電[2] 動汽車充電樁作為電動汽車的能量補給裝置，其充電性能關(guān)系到電池組的使用壽命、充電時間。這也是消費者在購買電動汽車之前最為關(guān)心的一個方面之一。實現(xiàn)對動力電池快速、高效、安全、合理的電量補給是電動汽車充電器設(shè)計的基本原則，另外，還要考慮充電器對各種動力電池的適用性。
快速充電器的控制系統(tǒng)組成：
快速充電器的控制系統(tǒng)
采用了智能化的變脈沖充電方式，即采用充電電流脈沖，包括充電脈沖T1間歇脈沖T2以及放電脈沖T3。
地面充電站中充電器的方案
地面充電站中充電器的方案，該充電器由一個能將輸人的交流電轉(zhuǎn)換為直流電的整流器和一個能調(diào)節(jié)直流電功率的地面充電站中充電器的方案功率轉(zhuǎn)換器組成，通過把帶電線的插頭插入電動汽車上配套的插座中，直流電能就輸入蓄電池對其充電。充電器設(shè)置了一個鎖止杠桿以利于插入和取出插頭，同時杠桿還能提供一個確定已經(jīng)鎖緊的信號以確保安全。根據(jù)充電器和車上電池管理系統(tǒng)相互之間的通訊，功率轉(zhuǎn)換器能在線調(diào)節(jié)直流充電功率，而且充電器能顯示充電電壓、充電電流、充電量和充電費用。這只是充電樁的基本原理，許多細(xì)節(jié)問題都應(yīng)在實際應(yīng)用中不斷改進，已得到最便捷的使用方案。
建設(shè)要求
作為電網(wǎng)配用電側(cè)的電動汽車充電樁（栓），其結(jié)構(gòu)的特殊性決定了自動化通信系統(tǒng)的特點是被測點多且分散、覆蓋面廣、通信距離短。并且隨著城市的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟缶哂徐`活性和擴展性的結(jié)構(gòu)，因此，電動汽車充電樁（栓）通信方式的選擇應(yīng)考慮如下問題：
（1） 通信的可靠性——通信系統(tǒng)要長期經(jīng)受惡劣環(huán)境和較強的電磁干擾或噪音干擾的考驗，并保持通信的暢通。
（2） 建設(shè)費用——在滿足可靠性的前提下，綜合考慮建設(shè)費用及長期使用和維護的費用。
（3） 雙向通信——不僅能實現(xiàn)信息量的上傳，還要實現(xiàn)控制量的下達(dá)。
（4） 多業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸速率——隨著以后終端業(yè)務(wù)量的不斷增長，主站到子站、子站到終端之間通信對實現(xiàn)多業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸速率要求越來越高。
（5） 通信的靈活性和可擴展性——由于充電樁（栓）具有控制點面多、面廣和分散的特點，要求采用標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，隨著“ALL IP”網(wǎng)絡(luò)技術(shù)趨勢的發(fā)展以及電力運營業(yè)務(wù)的不斷增長，需要考慮基于IP的業(yè)務(wù)承載，同時要求便于安裝施工、調(diào)試、運行、維護。
技術(shù)要求
交流式
交流充電樁（栓）技術(shù)要求
1、環(huán)境條件要求
① 工作環(huán)境溫度：-20℃～+50℃；
② 相對濕度：5%～95%；
③海拔高度：≤1000m；
④ 安裝地點：戶外；
⑤ 抗震能力：地面水平加速度 0.3g；
地面垂直加速度 0.15g；
設(shè)備應(yīng)能承受同時作用持續(xù)三個正弦波，并且安全系數(shù)應(yīng)大于1.67；
2、結(jié)構(gòu)要求
① 交流充電樁（栓）殼體應(yīng)堅固；
② 結(jié)構(gòu)上須防止手輕易觸及露電部分；
③交流充電樁（栓）應(yīng)選用厚度1.0以上鋼組合結(jié)構(gòu)，表面采用浸塑處理，并充分考慮散熱的要求。充電樁（栓）應(yīng)有良好的防電磁干擾的屏蔽功能；
④ 充電樁（栓）應(yīng)有足夠的支撐強度，應(yīng)提供必要設(shè)施，以保證能夠正確起吊、運輸、存放和安裝設(shè)備，且應(yīng)提供地腳螺栓孔；
⑤ 樁（栓）體底部應(yīng)固定安裝在高于地面不小于200mm的基座上。基座面積不應(yīng)大于500mm×500mm；
⑥ 樁（栓）體外殼應(yīng)采用抗沖擊力強、防盜性能好、抗老化的材質(zhì)；
⑦ 非絕緣材料外殼應(yīng)可靠接地；
3、電源要求
① 輸入電壓：單相220V；
② 輸出功率：單相220V/5KW；
③ 頻率：50Hz±2Hz；
④ 允許電壓波動范圍為：單相220V±15%；
4、電氣要求
① 插頭與插座正確連接確認(rèn)成功后，帶負(fù)載可分合電路方可閉合，實現(xiàn)對插座的供電；
② 漏電保護裝置應(yīng)安裝在供電電纜進線側(cè)；
③ 低壓配電設(shè)備及線路的保護應(yīng)滿足《低壓配電設(shè)計規(guī)范》（GB/50053）中的相關(guān)規(guī)定；
④ 對IT系統(tǒng)配電線路，當(dāng)?shù)谝淮谓拥毓收蠒r，應(yīng)由絕緣監(jiān)察裝置發(fā)出音響或燈光信號，當(dāng)發(fā)生第二次異相接地故障時應(yīng)由過電流保護電器或漏電電流動作保護器切斷故障電路；
⑤ 照明配電系統(tǒng)中，照明和插座回路不宜由同一回路供電。插座回路的電源側(cè)應(yīng)設(shè)置剩余 電流動作保護裝置，其額定動作電流為30mA；
6、安全防護功能
① 交流充電樁（栓）應(yīng)具備急停開關(guān)，可通過手動或遠(yuǎn)方通信的方式緊急停止充電；
② 交流充電樁（栓）應(yīng)具備輸出側(cè)的漏電保護功能；
③ 交流充電樁（栓）應(yīng)具備輸出側(cè)過流和短路保護功能；
④ 交流充電樁（栓）應(yīng)具有阻燃功能；
7、IP防護等級
交流充電樁（栓）應(yīng)遵守IP54（在室外），并配置必要的防雨、防曬裝置；
8、三防（防潮濕，防霉變，防鹽霧） 保護
充電機內(nèi)印刷線路板、 接插件等電路應(yīng)進行防潮濕、防霉變、防鹽霧處理，其中防鹽霧腐蝕能力滿足 GB/T 4797.6-1995《電工電子產(chǎn)品自然環(huán)境條件 塵、沙、鹽霧》中表9的要求，使充電機能在室外潮濕、含鹽霧的環(huán)境下正常運行；
9、防銹（防氧化）保護
充電樁（栓）鐵質(zhì)外殼和暴露在外的鐵質(zhì)支架、零件應(yīng)采取雙層防銹措施，非鐵質(zhì)的金屬外殼也應(yīng)具有防氧化保護膜或進行防氧化處理；
10、防風(fēng)保護
安裝在平臺上的充電機以及暴露在外的部件應(yīng)能承受 GB/T 4797.5-9《電工電子產(chǎn)品自然環(huán)境條件降水和風(fēng)》中表 9 規(guī)定的不同地區(qū)、不同高度處相對風(fēng)速的侵襲；
11、防盜保護
電樁（栓）外殼門應(yīng)裝防盜鎖，固定交流充電樁（栓）的螺栓必須在打開外殼門后方能安裝或拆卸；
12、溫升要求
交流充電樁（栓）在額定負(fù)載長期連續(xù)運行，內(nèi)部各發(fā)熱元器件及各部位溫升應(yīng)不超過Q/GDW 397\2009中表2規(guī)定；
13、平均故障間隔時間（MTBF）
MTBF應(yīng)不小于8760h；
14、安裝垂直傾斜度不超過5%；
15、設(shè)備安裝地點不得有爆炸危險介質(zhì)，周圍介質(zhì)不含有腐蝕金屬和破壞絕緣的有害氣體及導(dǎo)電介質(zhì)
直流式
a) 充電樁（栓）電源輸入電壓：三相四線380VAC±15%，頻率50Hz±5%；
b) 充電樁（栓）應(yīng)滿足充電對象
c) 充電樁（栓）輸出為直流電，輸出電壓滿足充電對象的電池制式要求；
d) 最大輸出電流滿足充電對象的電池制式1C的充電要求，并向下兼容；
e) 充電方式分為常規(guī)和快速2種方式，常規(guī)為5小時充電方式，快速為1小時充電方式（針對不同電池類型選擇）；
f) 實現(xiàn)智能IC管理；
g) 每個充電樁（栓）自帶操作器，以供用戶進行充電方式選擇和操作指導(dǎo)，并顯示電動車電池狀態(tài)和用戶IC卡資費信息，實現(xiàn)無人管理；
h) 充電樁（栓）接口應(yīng)符合GB/TXXXXXXXX電動汽車傳導(dǎo)式充電接口(暫行)中直流充電接口的相關(guān)規(guī)定；
i) 充電樁（栓）通訊接口采用CAN通訊接口，通信協(xié)議按照GB/TXXXXXXXX電動汽車電池管理系統(tǒng)與非車載充電機之間的通信協(xié)議(暫行)的規(guī)定執(zhí)行（充電對象為鋰電池電動車）；
j) 充電樁（栓）對充電過程中的非正常狀態(tài)應(yīng)具備相應(yīng)的報警和保護功能；
k) 充電樁（栓）對電池的狀態(tài)要監(jiān)控，根據(jù)電池的溫度，電壓對充電曲線，充電電流，充電壓自動調(diào)整；
l) 充電樁（栓）采用強制風(fēng)冷；
m) 充電樁（栓）防護等級符合《GB 4208-1993 外殼防護等級(IP代碼)》IP54要求；
一體式
概述
快速充電樁（栓）設(shè)備采用交直流一體的結(jié)構(gòu)。既可實現(xiàn)直流充電，也可以交流充電。白天充電業(yè)務(wù)多的時候，使用直流方式進行快速充電，當(dāng)夜間充電站用戶少時可用交流充電進行慢充操作。
外形特點
1、人體工學(xué)設(shè)計，充分考慮中國人特點，安裝后整機高度、屏幕高度、鍵盤高度、充電接頭安放槽高度，適宜操作；
2、上出線口的形式，節(jié)省操作者一半的體力；
3、考慮人的使用習(xí)慣和耐用性，采用觸摸和鍵盤互為備份的操控，觸摸屏和鍵盤采用防雨、防塵的設(shè)計；
4、具備緊急停機的急停開關(guān)；具備充電接頭安放槽，安放槽可防水；5米長的軟電纜。
功能特點
1、提供人機交互操作；提供直流、交流充電接口；
2、具備語音提示功能；具備刷卡功能；
3、具備打印憑條的功能；
4、和BMS實時通信，獲取動力電池類型、單體電壓、剩余容量、溫度、告警等信息；
5、向充電機發(fā)生控制指令、開關(guān)信號，控制充電機啟動與停止，獲取充電機狀態(tài)信息；
6、具備充電接口的連接狀態(tài)判斷、聯(lián)鎖、控制導(dǎo)引等完善的安全保護控制邏輯；
7、具備CAN2.0B、RS485通訊接口，可以和集中監(jiān)控通信，上送充電狀態(tài)信息；
8、具備漏電、短路、過壓、欠壓、過流等保護功能，確保充電樁（栓）安全可靠運行；防護等級IP54。