电动汽车充电站设备常见故障分析及改进措施

● 国网长沙供电公司 刘文革 雷 云 刘 伟

随着电动汽车的不断推广使用，与之配套的电动汽车充电站也显得越来越重要。为保证纯电动汽车能够安全可靠的充电和使用，充电站一、二次设备安全稳定运行变得尤为关键。

1 长沙汽车东站电动汽车充电站概述

国网长沙供电公司投资建设的长沙汽车东站电动汽车充电站于2013年7月16日投产营运。该站分为2期建设，一期工程配置配电容量2×630kVA，建设10kV进线2回，60kW交直流一体化充电机10台，无功补偿按每台主变180kvra配置，每台箱变另配置1台有源滤波柜；二期工程配置配电容量2×2500kVA，新建10千伏进线2回，新建52.5kW直流充电桩50台；有源滤波容量配置6×200A。自投运至2015年9月16日，累计充换电量810.12万kWh，完成充电4.5万次，保证了长沙市5条公交线路纯电动大巴的正常运行。

2 充电站运行故障情况分析

图1 2014年汽车东站充电站故障统计图

从2014年1月1日至2014年12月31日，汽车东站充电站共发生各类故障635次，平均日故障达1.74次，详见图1所示。故障集中发生在上半年，主要故障表现为动力蓄电池充电电流过流、电池单体电压过高，车辆BMS管理系统与充电桩通讯故障等。根据安全等级和设备属性将充电站常见故障分为通讯故障和设备故障2类。

2.1 通讯故障

此类故障不危及设备和人身安全，通过人工重启设备相关部位（主要是电源开关），或设备厂家人员调试系统后可恢复正常运行。通讯故障发生的频次较高，需要当值人员反复进行手动操作，厂家调试周期长，极大地制约了充电服务的效率。

（1）网关通讯故障导致充电无数据。网关通讯是在充电桩充电时，将充电机的充电信息实时传送给后台服务器（工作站），运维人员通过后台服务器的监控界面实时监测电动汽车充电状态及充电数据。一个网关通讯发生故障，能同时引起5台充电机的运行状态无法被监控。导致充电数据不能实时上传，造成充电报表数据缺失，直接影响计量计费的准确性。

（2）因通讯距离过远，导致充电程序无法启动。由于汽车东站充电站在建设时，充电桩安装位置距离监控室过远，在充电设备投入使用后，由于通讯线路距离过远，部分充电桩出现因通讯无法连接不能正常启动，严重影响充电桩的使用效率，直接关系到电动车辆能否及时可靠充电。

2.2 设备故障

（1）因充电桩充电把松动而导致无法连接。在充电员操作充电过程中，经常需要将充电把手拔出后与车辆进行连接，导线与充电桩连接处容易松动，长此以往会使导线磨损、破裂，甚至可能由于充电线路短路而引起人员安全问题。

（2）充电设备标准不统一导致的故障。汽车东站充电站有10台建设于2010年的一体化交流充电机，充电接口、充电机技术以及充电监控后台与现行充电设备的国家标准差距较大，设备运行不稳定。为满足电动汽车充电需求，降低故障率，亟待按照最新国家标准进行技术升级和完善。

3 解决措施

3.1 针对由网关通讯故障导致充电无数据的故障

国网长沙供电公司对厂家设备提出了更新要求，一方面将原来网关进行更换，配置稳定性能更加好的网关，当场进行测试合格后投运，并要求技术人员现场培训值班员如何恢复网关等一系列操作。另一方面加强充电机的通讯接口维护，防止因通讯接口松动导致网关无法连接。同时还对值班人员进行人工计量操作培训，以防止充电过程中突然断电时无充电数据。

3.2 针对因通讯距离过远导致充电程序无法启动的故障

通过在充电机与充电桩之间的通讯回路进行技术改造，增加通讯讯号强度，保障通讯稳定，达到充电桩相关参数（电量、电费、充电时间、故障信息）准确无误上传的目的，实现充电服务工作在线实时管控，保证充电机充电正常、充电稳定。同时，保障通讯充电数据稳定、及时上传发送，既方便电费结算，又提供历史记录，方便故障查找等，减轻了运维人员的工作强度。

3.3 针对因充电桩充电把手松动而导致无法连接的故障

通过在户外充电桩直流输出线与充电桩连接处加装不锈钢抱箍，紧固充电桩和充电把手的连接线，有效改善了导线裸露和松动问题，防止了因直流输出线松动造成充电设备绝缘损坏，杜绝了人身、设备伤害事故。

加装抱箍改造后，导线没有出现松动与拉扯出来的现象；杜绝了充电过程中的触电隐患。同时规范运维员的操作流程，加强运维员安全意识，提高了充电效率和设备的使用率，保证了充电桩的正常运行。

3.4 针对充电设备标准不统一导致的故障

使用最新国标的规定对充电接口、电度计量、充电计费方式、后台监控等技术升级，对充电设备加装有源滤波器减少对电网的谐波污染。

改造的内容主要包括3个方面：一是硬件更换和充电机线路改造。主要包括加装APFC、升级充电接口（加装CC1控制导引板）、加装电度计量表以及项目中相关的充电机配线改造。二是软件程序升级：充电机与监控后台及BMS通讯程序、计费软件程序的升级。三是软硬件改造完成后，对充电系统的联调验收，满足新国标充电机与BMS和监控后台通讯程序的设计。

图2 长沙汽车东站充电站2015年1～7月设备故障情况统计表

4 升级改造后效果

通过对汽车东站充电设备存在的通讯故障和设备故障进行技术升级改造，显著降低了各类故障的发生。2015年1月～7月发共计发生故障93次，同比2014年1月～7月故障减少427次。

5 结束语

长沙汽车东站电动汽车充电站作为湖南地区最早投入使用的电动汽车充电站，由于缺乏相关经验，在运行初期无法全面掌握设备运行状态，对可能出现的故障缺乏准确判断和预测，与之相应的检修、消缺以及应变能力不足。充电设备进行技术升级改造后，充电设备的安全性、使用效率和寿命显著提升，有效节约了运维成本；充电设备故障率降低、电能的损耗减少、对电网的谐波污染也有所降低；在故障分析和技术改造过程中，运维人员积累了丰富的工作经验，有效强化了隐患排查、故障处理的工作能力。

小资料

充电桩成推广新能源汽车关键瓶颈

目前我国多个地方充电设施建设面临场区管理者不认同、基础设施不配套和用地难三大关键症结困扰，导致充电桩难以“进场落地”，已成为推广新能源汽车关键瓶颈。

第一，场站管理者不认同、不配合、不同意建设充电桩。多数物业公司对于新能源汽车配套充电设施的安全、用电、消防等认知不足，担心充电过程发生小区电网不稳定、触电、着火等危险，还可能影响其他车主，因此排斥用户在小区安装充电桩。同时，目前充电桩运营方和小区管理者也没有就利益分配机制达成一致，进一步影响场区管理者的积极性。

第二，场站基础设施不配套。比如，在多数老旧小区，用户根本没有固定的停车位，购新能源车之后，充电桩根本不知道该安装在何处。此外，接网难问题也普遍存在。小区用户日均户用电上限一般仅为8千瓦，但充电桩要达到30千瓦，小区电网很少配套高压线路。要从电网主线拉线，则非常麻烦且工程费用较高。

第三，建设独立占地充电站主要面临用地难问题。虽然国家近期已经出台促进充电桩建设的指导意见，但直至目前，充电设施建设用地未出台城市充电设施专项规划，因此，充电设施建设选址依然比较困难。同时，充电站场地的协调难度依然比较大，涉及地价、拆迁、产权、使用权等一系列问题。