民用建筑地下车库充电桩配电策略初探

李秀清 孙滨

山东正晨科技股份有限公司

目前我国常用新能源汽车有纯电动汽车和油电混合型汽车两种类型，为了推动新能源汽车，使其能够取代传统能源汽车，需要保障动力源供应。可见，在民用建筑中设置相应的充电设施，对于汽车入库后能够及时充电意义重大。

一、充电桩类型与技术要求

（一）充电桩的类型

随着电动汽车的增多与发展，充电桩的类型也不断增多，但是，从实际情况来看，主要有交流充电桩和直流充电桩两种。前者其占地面积小，而且整个系统相对简单，操作容易，但是，充电速度相对较慢，适合应用在民用建筑地下车库。后者主要由充电柜和直流充电装置构成，其具有电流和电压调整幅度大，在充电时能够将电能直接冲入电动汽车中，充电速度快，能够满足不同类型的电动汽车充电需求[1]。但是，直流充电方式，容易损坏电池，缩短其寿命，而且占地面积大，主要被应用在企业专用停车场、城市交通停车场，在民用建筑停车场中很少应用。

（二）技术要求

民用建筑地下车建设的充电桩以交流充电桩为主，其具有达到充电时间后能够自动切断电源，一旦发生过载、短路、漏电等各种异常现象时，能够自动发出警报。总的来说，在技术方面，需要在满足相应的规范和法律法规基础上，从阻电、阻燃、预警等功能方面入手进行分析，提高充电桩性能。采用的电源线应当以阻燃电缆和护管等材料为主，同时，安装空气开关，通过对其进行应用，实现自我保护[2]。

二、充电桩配电设计需要注意的要点

（一）合理设置充电桩位置

位置的选择与设置是充电桩建设的一项重要内容，为了确保设置的充电桩符合要求，而且能够满足民用建筑主的应用需求。在具体设计时，要全面考虑住户进出车辆情况、采用的电动器类别、电动汽车车位数等各项内容，综合分析各项影响因素，科学设计，只有这样才能确保最终充电桩配电设计的合理性。如果电动汽车数量少，在地下车库设置少量充电桩就能够满足住户的应用需求[3]。在充电桩数量较少状况下，对于充电桩在配置设计上可以采取集中方式，将充电桩设置在同一个防火区内，将相应的配电设备设置在不远处，通过集中方式对充电桩进行科学管理。如通电动车数量较多，可以适当增加充电桩书数量。若配置了较多的充电桩，要对不同类型的充电桩的特点进行确定，依据不同类型的充电桩，将充电桩安装哎固定区域。例如，可以将充电速度较快的直流充电桩配置在地下车库出口处，而对于充电速度相对较慢的交流充电桩，可以将其安装在不同防火区域中。

（二）安装充电桩采用的方式

对于充电桩来说，其安装主要有的落地安装和壁挂安装两种方式。通常来说，采取落地方式安装充电桩，安装过程相对简单。采取落地方式进行充电桩安装时，为了保证符合要求，相关工作人员需要提前对居建住户拥有电动车的高度、类型等各项内容进行全面调查，从而确保最终安装的充电桩能够满足应用需求。而如果采取挂壁式方式安装充电桩，主要是将充电桩安装在建筑的柱子或者墙壁上，需要注意的是，采取该方式安装充电桩，要尽量减小安装对于消防等基础设施造成等不良影响，同时，壁挂式安装充电桩，安装高度需要超过30cm。

（三）合理设置充电桩配电箱

设置配电箱是充电桩配电设计的一项重要内容，对于配电箱来说，其设置的合理性对充电桩的应用会造成直接影响。由此可见，在进行充电桩配电设计期间，需要提高对配电箱具体设置内容的重视。针对配电箱的具体数量，需要在对实际情况进行分析基础上，进行适当设置，如果充电桩数量较少，设置一个配电箱就能够满足应用需求[4]。如果充电桩数量较多，需要配置多个配电箱，确保能够满足所有用户充电需求，避免由于的无法充电，而对人们对电动汽车的应用造成不良影响。此外，在设置配电箱时，要注意安全性，为了确保配电箱在应用时的安全系数，以及设置的合理性，要适当隔离配电箱，在电箱外侧应当设置保护栏，树立警示牌，避免用户与配电箱直接接触，发生事故。

（四）设置配电箱回路

在设置配电箱回路期间，需要注意对剩余电路及短路电流的保护。针对剩余电流保护，可以利用额定动作电流方式，最大程度降低过载电流带来的不良影响。而对于短路波阿虎，可以采用低压断路器，一旦出现短路，低压断路器能够发挥作用，实现对短路的保护，避免发生事故。对于配电箱来说，合理设置回路，能够使配电箱在应用期间的安全系数能够得到进一步提高，确保用户在应用充电桩时的安全性，以免发生安全事故。

三、地下车库充电桩配电策略

（一）设置充电桩配电接入点

通过对地下车库充电桩的就应用情况进行分析可以发现，其主要在夜间被应用，而夜间也是住宅中人们用电的高峰期，因此，如果将充电桩直接连接到的住宅的供电网络中，会加大住宅用电符合，这会对供电可靠性、安全性带来一定风险，因此，需要与住宅之外的供电网络相连接。

（二）设置智能程序

通过设置的智能程序可以对充电桩进行调整。对于电动汽车来说，其在运行期间，电池能量密度，续航里程是两项重要参数，其与电动汽车的寿命长度有着紧密联系。一般来说，汽车中的锂电池的寿命长度在5-8年之间，充电循环寿命在1000次左右，因此，为了提高锂电池质量，延长其寿命，需要在锂电池电量不足20%时，对其进行充电，避免电池出现放电、过电等不良现象，而当电量冲到80%-90%后，停止充电，通过这种充电方式，能够实现对电池能量的弥补，避免电池遭受到破坏，影响人们对电动汽车的应用。但是，从实际情况来看，用户对电动汽车的认识有限，以及不够重视，在对电动汽车充电时，通常都是在夜间进行，直到第二天早上才会结束充电，这种“野蛮”的充电方式，对电池会造成破坏，缩短电池寿命。考虑到人们的实际需求，在配置充电桩时，应当针对充电桩设置智能程序，通过对智能程序进行应用，在充电时，充电桩能够自主感应电动汽车充量，在充电达到80-90%时，能够自动停止供电，延长电动汽车寿命，进而用户提供更高质量的服务[5]。

（三）设置充电桩数量

过去一段时间电动汽车行驶里程在150km左右，而随着人们对电动汽车研究的不断深入，以及科技发展，国家提高了对电动汽车续航里程的重视，从而满足用户需求，提高用户体验度，推动电动汽车普及。近几年，电动汽车锂电池能量密度屡创新高，这使电动汽车续航里程达到了的300km，这一续航里程能够满足许多数人短途出行、通勤需求。电动汽车续航里程的增加，充电时间不断的缩短，这使电动汽车普及程度进一步提高，针对这一现象，只需要在地下车库中设置充电桩，就能够满足需求。但是，在实际设计时，在进行充电桩设置时，需在满足用户需求基础上，最大程度降低成本。下面以续航里程300km/d为例进行分析，电动汽车行驶里程约120km，以每天平均通勤为20km计算，在每台电动车需要每间隔6天进行一次充电，即按照电动汽车数量与充电桩6：1比例设置即可，在满足用户应用需求基础上，提高充电桩利用率，提高经济效益。

四、地下车库充电桩配电策略实例分析

（一）项目设计方案

某市一民用建筑住宅小区的总的建筑面积约为321800m2，小区在2020年年末建设完毕，在2021年年初投入使用。依据相关部门制定的具体标准，将该小区归类为大型住宅小区。对该小区地下车库的停车车位数据进行调查分析可以确定，该小区的一共有停车车位数2250个。根据我国规划部门出台的条例，新建建筑住宅，在进行地下车库充电桩配电设计时，依据车位数据的20%配置即可。而随着小区住宅内用户数的增多，电力汽车的增多，应当逐渐增加充电桩数量。由此可见，在起初阶段进行充电桩配电设计时，依据20%车位数开展，将充电桩单元与小区配电所相连接，同时，需要依据小区内住户数量，扩大配电所容量。除此之外，为了避免浪费资源，提高充电桩配电设计成本，应当将充电桩建设在配电所附近。此外，为了最大程度降低配短缩故障带来的不良影响，需要在建筑住宅小区中配置一个独立配电室，使其发挥出供电作用。总而言之，针对被小区的情况来看，在小区地下车库充电桩配电设计初始阶段，需要在小区内的充电桩配置一个独立配电室，而且，要全面考虑容量等各项影响因素，逐步完成充电桩配电设计。

（二）核算充电桩输入总容量

该小区在先期设计期间，小区地下车库车位数为2250个，依据20%车位数计算，需要考虑到的停车数量约为450个，通过对小区地下车库的实际情况，能够计算先期设计20%停车车位数进行分析，充电在最大容量约为2360kVA，而从长远角度来看，设计依据100%停车位数的充电桩进行分析，总容量约为6980kVA。同时，通过对小区的所在城市，及周边城市的电动车市场的具体应用情况进行调查分析可以发现，市场中比较受人们欢迎电动车充满电后，最大续航里程能够达到220km，对该城市中多数电动车的应用情况进行调查能够发现，该人员电动车每天行驶里程约为22km，这一数据也与该小区的用户的情况基本一致。对于该小区地下室车库的前期设计依据20%标准开展，在问题分析时，需要将这些因素全部都考虑在内，确保完成地下车库充电桩的配置情况能够满足住宅内用户的需求。此外，需要注意的是，在一般状况下，电动汽车充电机输入功率会小于充电桩的最大输出功率，因此，仅依据这一点对充电桩的输出功率进行计算与确定无法满足应用需求。可见，在具体配电设计期间，要适当加大充电桩输出功率，确保其能够满足应用需求。

（三）先期充电桩配电设计

在先期充电桩配电设计按照20%规格开展，每一个配电所在运行期间需要为约90个充电桩提供充电服务，通过分析可知，该小区的配电所在具体运行期间，其总负荷超过了450kVA。依据该小区地下车库的具体建设情况，以及用户对的充电桩应用的具体需求，在每个防火分区应当设置24-26个充电桩。同时，考虑到不同防火分区的面积大小也存在一定差异，在进行停车数位设置时，需要依据具体情况而定。总的来说，具体设计期间，为了确保最终充电桩设计的合理性，依据地下车库的不同防火分区设计停车位数，适当调整充电桩数量进行确定，适当调整，确保最终设计的合理性。此外，该小区在进行地下车库充电桩配置时，为了确保充电桩能够正确、长期应用，为人们提供高质量服务，对于配置的充电桩安装与之相配套的监控系统，以及计算系统，对充电桩的应用情况进行监督，这一方面方便用户对充电桩进行应用，另一方面也能够保护建设充电桩单位的合法权益。在地下车库建的充电桩具备了初具规模后，便可以对设计的监控系统进行适当简化，为了方便应用，在具体设计时需要预留无线网接口与有线网接口，方便后续随着需求的改变，对监控系统功能进行拓展和完善，确保监控系统能够满足应用需求。针对设计的监控与计费系统主机，要设置相应值班室或管理室，管理人员在管理是或值班室内可以对充电桩具体应用情况的监督，一旦充电桩在应用期间出现故障，维护人员能够快速赶到现场，完成对充电桩的维修与管理，避免问题加重，导致充电桩遭受破坏，无法继续应用。

（四）远期充电桩配电设计

以20%车位数为基础进行远期充电桩配电设计，设计以100%标准开展。对该小区地下车库的情况进行分析可以发现，在理想状态下，依据该小区地下车库车位数的情况，对地下车库的充电桩配置了10台850kVA容量变压器。与此同时，在进行100%车位数充电桩配置时，需要对现阶段电动汽车车载充电机的实际情况，以及配置的充电桩的安全技术，电动汽车电池研发技术等各项内容，做好市场调研作业，以此为基础，为远期充电桩配电设计作业的顺利开展提供技术理论与数据支持。此外，考虑到人们环保意识的提高，以及电动汽车技术的成熟，其在安全性、经济性优势越发明显，这也就使小区内的电动汽车数量不断增多，因此，对于该小区地下车库，需要定期增加充电桩数量，扩大电源变压器容量，增加电源变压器数量，而对于出现故障的充电桩，需要及时维修，而对于通过维修无法恢复的充电桩，要对其进行更换。此外，在充电桩配电设计时，为了保证完成设计，建设的充电桩能够投入应用，满足该小区住户应用需求。在具体设计时一方面要考虑我国出台的与配电设计相关的各项条例，另一方面还要加强与小区内业主的沟通，掌握业主的需求，在此基础上，开展充电桩配电设计，确保最终设计的合理性。

五、结语

随着电动汽车数量的不断增多，建设充电桩成为了一项关键内容。但是，从实际情况来看，民用建筑建设地下车库充电桩建设需要考虑的问题较多，因此，要加强对这一内容探讨，确保最终建设的合理性，为人们提供高质量服务。