电动汽车直流充电桩检验方法研究

葛笑寒

摘 要：在分析充电桩功能的基础上，研究了测试要求及方法，主要分析了外观检查检验的内容和要求;例行检验中的电源电压的适应性、温度试验及震动、冲击试验的要求。针对冲充电桩面向广大客户的情况，进行了电磁兼容性能测试，介绍了电快速瞬变脉冲群、浪涌、射频辐射、静电放电抗扰度、电压暂降和短时中断、谐波电流发射、辐射骚扰、传导骚扰等试验，为充电桩出厂的稳定性、安全性提供借鉴。

关键词：直流充电桩;电磁兼容;试验

中图分类号：TM910.6;TP273 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）32-0110-03

Research on Inspection Method of Electric Vehicle Charging Pile

GE Xiaohan

（Sanmenxia Polytechnic，Sanmenxia Henan 472000）

Abstract： Based on the analysis of the function of the charging pile， the testing requirements and methods were studied. The contents and requirements of appearance inspection， the adaptability of power supply voltage， the requirements of temperature test， vibration and shock test in routine inspection were mainly analyzed. According to the situation of charging piles facing customers， the EMC performance test was carried out. The test of fast transient electric pulse group， surge and radio frequency radiation were introduced， which could provide guidance for the stability and safety of charging piles when they leave the factory.

Keywords： charging pile;electromagnetic compatibility;test

目前，多數发达国家，如英国、法国、美国等国家都建立了以充电桩为主，其他充电设施为补充的充电网络[1]。在深圳的示范作用下，河南省预计到2020年，全省建设电动汽车充电站1 160座、充电桩85万余个。充电桩是连接城市电网系统和电动汽车动力电池的桥梁，面对广大消费者使用。因此，其必须满足安全性能和电磁兼容性能，才能安全可靠运行，不会干扰其他设备的正常运行。本文结合充电桩的结构和工作原理，对电动汽车交流充电桩测试、电磁兼容骚扰测量及抗扰度测试等问题进行讨论。

1 电动汽车充电桩介绍

充电桩主要有直流和交流两种类型。交流充电桩为车载充电机提供交流电，采用小电流慢速充电[2]。交流充电桩占地面积小、结构简单。直流充电桩是充电机的前端设备，直接利用充电机产生的直流电对电动汽车电池充电。充电机的核心是功率转换装置，即把交流电变换为直流电，通过电池管理系统、非车载能量管理系统和充电机通信实现对动力电池充电。该种方式主要针对大功率车辆或者短时充电需求。

2 充电桩测试基本要求和方法

充电桩出厂使用前，必须由专门的检测机构检测，保证充电桩的性能指标满足出厂要求。

2.1 外观检验

外观检验内容主要有：桩体是否干净整洁，操作面板、金属机壳的防锈漆及铭牌是否缺失或者损坏;产品的结构是否与设计图纸一致，是否有开焊、变形和锈蚀等问题，选装机构是否可靠，控制开关型号和安装位置是否可靠。此外，金属外壳需要有效接地，包括会接触的门或拉手需要有防触电接地，对地电阻不大于0.5Ω;户外安装的充电桩外壳防护性能不低于IP54级的要求，户内不低于IP51级的要求。

2.2 例行试验

该试验主要用于检验产品质量的可靠性，实际中常常进行抽验检验。但是，新产品或者改良产品则必须进行例行试验。试验针对主要指标测试，主要是通用性、安全性和使用性功能试验。这样能发现潜伏缺陷和故障。

2.2.1 对供电电源适应能力的试验。该试验包括介质强度和冲击强度试验，使用高压脉冲发生器。试验点均为各带电导体和大地、无电气联系的导电回路。前者的试验电压为0.5kV和2kV，后者为1kV和5kV。试验结论：无闪络和击穿现象，合格。通过工频交流电，电压为2kV，在电源及交流信号输入、输出回路对地测试，输出继电器的常开触点之间测试，经过1min的绝缘强度试验。不出现击穿和闪络放电现象则为合格。

2.2.2 温度试验。温度试验主要检查温度变化对电气设备的影响，确定设备在高温下的工作性能和数据存储性能，其分为高温、低温的负荷和存储试验。该试验是把设备放在裸露且不通电的条件下，设备处于工作状态时，把设备放入试验箱内，进行上下限工作温度试验。温度要求室温逐渐升高到120℃±2℃，保温8h;然后取出，在空气中冷却至室温。之后，再将其放入低温箱内，应能保证其在正常使用时端子的温升不会超过50℃。

2.2.3 振动和冲击试验。把充电桩紧固在专门的振动台和冲击台上进行单一频率（50Hz）振动试验、可变频率（50～2 000Hz）振动试验和冲击试验。一般在一定频率范围内循环或非重复机械冲击，检验主要技术指标是否仍符合要求。

2.2.4 绝缘电阻及绝缘强度试验。充电枪及各个端子与金属部件之间的绝缘电阻不小于10MΩ。使用电压等级为1 000V的兆欧表进行试验，过程中没有闪络、击穿等破坏性放电出现;充电桩有一定的绝缘强度，输出端子对地之间能承受工频2 500V的电压或者3 500V的直流高压1min，没有击穿或者闪络现象出现，则合格。

3 电磁兼容性能测试

根据电磁兼容 试验和测量技术系列标准（GB/T 17626）和《信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法》（GB 9254—2008）标准可知，电磁兼容性试验包含：静电放电抗扰度、射频电磁场辐射抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度、浪涌抗扰度、电压暂降和短时中断抗扰度、谐波电流发射、传导骚扰和辐射骚扰等八项内容[3]。在标准定义下工作，试验结果符合A类或B类判据均认为充电设备合格。

3.1 静电放电抗扰度

各类电气、电子设备的防静电危害要求均以防人体静电为主。人体电阻的等效模型如图1所示。通常每一个定点以1次/s的速度放电20次进行试验。在外壳上或者操作部位加8kV电压，或者临近设备8kV电压静电放电，不会损坏或者误动作，且能正常运行。

3.2 电快速瞬变脉冲群、浪涌及射频干扰试验

3.2.1 电快速瞬变脉冲群测试。该测试根据国家标准《电磁兼容 试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》（GB/T 17626.4—2008）和国际标准《电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》（IEC61000-4-4 GB T17626.4）进行，主要内容包括信号发生器和耦合网络[4]。本试验通过耦合/去耦网络施加试验电压，电压等级为4kV，重復频率为100kHz，试验时间1min，脉冲群持续时间为0.75ms，每个脉冲群间隔10s。试验布置如图2所示。试验完成后一段时间，充电桩设备仍能够正常工作。

3.2.2 浪涌抗干扰度检验。试验使用的设备型号为NS，参数为0.2～6.6kV、3.3kA、10～1000A/M浪涌试验在线-线和线-地之间进行，试验等级为4kV;正、负极性的干扰各加5次，最大重复率为1次/min。试验电压和波形如图3所示。试验显示，整个过程中，充电桩没有损失，运行中充电电流、电压正常，显示完好;试验完成后一段时间，充电桩设备仍能正常工作。

3.2.3 辐射发射测试。试验使用的辐射电磁场抗扰度测试系统，相关设备型号为2CBL6144（26MHz～3GHz）。电磁场抗扰度测试系统方案如图4所示。该试验在电波暗室中进行，频率范围30MHz～1GHz，充电桩处于负载模拟充电。试验干扰过程中，充电桩完好。试验完成后一段时间，充电桩设备仍能够正常工作。

3.3 谐波电流发射

该测试根据根据《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的谐波电流的限制》（GB-Z 17625.6—2003）标准进行。直接使用交流电源的电动车辆设备承受的电压谐波为50～2 000Hz，受试设备应加工频交流电源，电压波动为±2.0%，频率波动为±0.5%。测试要求，试验电压的峰值应在其有效值的1.40倍到1.42倍。谐波要求为：3次谐波不超过0.9%，5次谐波不超过0.4%，7次谐波不超过0.3%，9次谐波不超过0.2%，11～40次谐波不超过0.1%，2～10次偶次谐波不超过0.2%。谐波电流发射测试如图6所示。图6中，S为供电电源;EUT是被试设备;Zm为输入阻抗;Im为线电流的m次谐波分量;M为测量设备;U为试验电压;Zs为电源的内阻抗;G为电源的开路电压。

3.4 传导骚扰

使用电源网络及带有平均值检波和峰值检波功能的干扰接收机，频率为150kHz～30MHz。 传导发射示意图如图7所示。图7中，AMN是人工电源，EUT为被试设备。依次对电源线的每根导线（相线和中性线）进行测量，先找出最大骚扰时的频率值和工作状态，然后最终测量并记录数据。

3.5 辐射骚扰

该指标用来评价电气设备的抗射频辐射电磁场干扰的能力。依据国家标准《电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验》（GB/T 17626.3—2006）中的试验方法，要求充电桩应能抗御10V/m的射频辐射电磁场影响而不发生错误动作，并能正常工作。标准适用的频率范围为80～1 000MHz，要求用1kHz的正弦波对载波频率进行幅度调制（调制深度为80%）。

4 结语

对电动汽车直流充电桩提出了外观检验、例行检验和电磁兼容性试验等三个主要测试内容。接地电阻不大于0.5Ω，安装与户外的充电桩外壳防护性能要高于IP54级，在户内安装的充电桩防护性能等级高于IP51级;供电电源适应能力试验、介质强度和冲击强度试验，温度试验等进一步试验充电桩的特性。最后，通过快速瞬变脉冲群、浪涌、射频辐射等验证其电磁兼容性能。这些项目能最大限度地保障充电桩的合格性和面向用户的安全性。目前，试验方法没有统一标准，各种机构试验结果可能不同，国家标准出台后有望解决这一困境。

参考文献：

[1]陈也清.绿色汽车的寄托：华中电科院《国内外电动汽车及其充电设施发展状况分析》解读[J].国家电网，2010（9）：58-59.

[2]罗文雲，周浩，李金宝.国内外电动汽车充电设施发展现状综述[J].机电信息，2017（24）：156-157.

[3]伍福平，王小军，袁泉，等.电动汽车充电设施的现状与问题分析[J].科学技术创新，2018（32）：195-196.

[4]姜宁浩.完善我国非车载传导充电设备的电磁兼容要求[J].安全与电磁兼容，2016（6）：9-10.