电动汽车充电设备 标准化设计方案：160kW一体式一机双枪充电机

1、概述

        本设计方案充分考虑充电设施运营现状与发展趋势，通过规范直流充电设备电气原理、专用部件设计、通用器件选型、结构外形、结构布局、设备安装等，实现充电设备统一化设计和标准化管理，全面提高充电设备的兼容性、可靠性和易维护性。

 

2、设计标准

GB/T 4208外壳防护等级（IP代码）

GB/T 13384-2008机电产品包装通用技术条件

GB/T 18487.1-2015电动汽车传导充电系统 第1部分：通用要求

GB/T 18487.2-2017电动汽车传导充电系统 第2部分：非车载传导供电设备电磁兼容要求

GB/T 20234.1-2015电动汽车传导充电用连接装置 第1部分：通用要求

GB/T 20234.3-2015电动汽车传导充电用连接装置 第3部分：直流充电接口

GB/T 33708-2017静止式直流电能表

GB/T 34657.1-2017电动汽车传导充电互操作性测试规范 第1部分：供电设备

GB/T 34658-2017电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议一致性测试

JJG 1149-2018电动汽车非车载充电机

JJG 842-2017电子式直流电能表检定规程

JJG 1069-2011直流分流器检定规程

NB/T 33001-2018电动汽车非车载传导式充电机技术条件

NB/T 33008.1-2018电动汽车充电设备检验试验规范 第1部分：非车载充电机

DL/T 698.45-2017电能信息采集与管理系统 第4−5部分：通信协议—面向对象的数据交换协议

Q/GDW 1233-2014电动汽车非车载充电机通用要求

Q/GDW 1591-2014电动汽车非车载充电机检验技术规范

Q/GDW 11709.1-2017电动汽车充电计费控制单元 第1部分：技术条件

Q/GDW 11709.2-2017电动汽车充电计费控制单元 第2部分：与充电桩通信协议

Q/GDW 11709.3-2017电动汽车充电计费控制单元 第3部分：与车联网服务平台通信协议

Q/GDW 11709.4-2017电动汽车充电计费控制单元 第4部分：检验技术规范

Q/GDW 11850-2018 直流电能表外附分流器技术规范

 

3、设计方案

3.1 电气原理

        160kW一体式一机双枪充电机电气主电路拓扑见图3-1，配置2个250A直流充电连接装置，提供8个充电模块安装位置，根据充电功率需求可选配5~8个20kW充电模块。配置2个A型四进两出开关模块，实现输出功率动态分配功能，功率分配调节级差为20kW。内置直流电能表和计费控制单元，实现计量计费和充电控制功能。

                                              图3‑1  160kW一体式一机双枪充电机主电路拓扑

 

 

3.2 专用部件设计

        通过对直流充电设备的充电控制器、充电模块、开关模块、计费控制单元等专用部件的功能性能、接口定义、结构尺寸等要求进行统一规范设计，实现不同供货厂家专用部件兼容互换。充电设备专用部件设计见《国家电网有限公司电动汽车充电设备标准化设计方案-直流充电设备专用部件》。

 

3.3 通用器件选型

        160kW一体式一机双枪充电机通用器件的选型见表3-1。

                                                        表3‑1  160kW一体式一机双枪充电机通用器件选型

序号	代号	名称	型号规格	备注
1	QF	进线塑壳断路器	额定工作电压：AC 400V 额定工作电流：350A 极数：3P 额定短路分断能力：≥35kA 过载脱扣类型：复式脱扣器 报警触点：NO（正常状态） 机械寿命：10000次
2	KM	交流主接触器	额定工作电压：AC 400V 额定工作电流：330A 极数：3P 线圈额定控制电源：AC 220V 辅助触点：NO（分断状态）
3	FVC	防雷器	保护模式：3P+1 最大持续工作电压： L-N：385V；N-PE：255V 标称放电电流：20kA 最大放电电流：40kA 电压保护水平：L-N≤1.8kV，N-PE≤1kV 报警信号：NO（正常状态）	C级防雷
4	QF1	防雷断路器	额定工作电压：AC 400V 额定工作电流：40A 极数：3P 额定短路分断能力：6kA 脱扣特性：C型 机械寿命：10000次
5	QF2	微型漏电断路器	额定电压：AC 400V 额定电流：16A 剩余电流保护器：AC型 额定剩余动作电流：30mA 极数：2P 额定短路分断能力：6kA 脱扣特性：C型 机械寿命：10000次	控制电源开关
6	F1，F2	微型断路器	额定电压：AC 230V 额定电流：16A 极数：1P 额定短路分断能力：6kA 脱扣特性：C型 机械寿命：10000次	F1：散热系统控制电源开关 F2：交流接触器控制电源开关
7	UP1~UP4	辅助开关电源	输入电压范围：AC 220V±20% 频率：47-63 Hz 输出：12V/10A 安装方式：平板
8	UP5	电能表开关电源	输入电压范围：AC 220V±20% 频率：47-63 Hz 输出：24V/1A 安装方式：平板
9	1FU，2FU	直流熔断器	额定工作电流：300A 额定工作电压：750V 分断能力：50kA 告警触点：NO（正常状态）
10	1RSX 2RSX	直流分流器	额定电流：300A 额定压降：75mV 准确度：0.2级 工作温度：-20℃~50℃	用于测量
11	1RS，2RS	直流分流器	额定电流：300A 额定压降：75mV 准确度：0.2级 工作温度：-20℃~50℃	用于计量
12	1PJ，2PJ	直流电能表	工作电源：DC24V 参比电流：300A/75mV 参比电压：700V 准确度等级：1.0级 通讯方式：2路RS485 接线方式：电压、电流采样采用四线制，不共地 通讯协议：按照国网充电设备招标规范 结构尺寸：160mm（长）×112mm（宽）×58mm（高）
13	1K1，1K2 2K1，2K2	直流接触器	触点形式：1NO 额定工作电压：DC 750V 额定工作电流：300A 线圈工作电压：DC 12V 机械寿命：10万次 电气寿命：≥1000次（负载电压750V，负载电流250A；1s通，9s断；阻性负载） 辅助触点：1NO（分断状态）
14	1K3，2K3	辅助电源继电器	线圈额定电压：DC 12V 触点形式：2NO 触点负载：DC 30V/20A（阻性）
15	K5	交流主接触器控制继电器	线圈额定控制电源：DC 12V 触点形式：1NO 触点容量：阻性负载：AC 250V/10A 感性负载：AC 250V/5A
16	K11，K12	中间控制继电器	线圈额定控制电源：DC 12V 触点形式：2NC 触点容量：阻性负载：DC 30V/5A 感性负载：DC 30V/1.5A
17	1K7，2K7	泄放继电器	触点形式：1NO 额定工作电压：DC 750V 额定工作电流：10A 线圈工作电压：DC 12V 机械寿命：10万次 电气寿命：≥1000次（负载电压750V，负载电流10A；1s通，9s断，阻性负载）
18	1R，2R	泄放电阻	功率等级：200W/75Ω 外形尺寸：不大于180mm（长）*70mm（宽）*40mm（高）
19	1XT 2XT	直流充电连接装置	充电接口：GB/T 20234.3-2015 额定电压：750V 额定电流：250A 动力线：80mm2 辅助电源线：2.5mm2 BMS通讯线、温度采样线、电子锁控制及反馈线：0.75mm2 温度传感器：PT1000，正负极柱各1个 电子锁控制：双稳态电磁操作，操作电源DC 12V±10%，额定功率≤24W，正向脉冲锁定状态，反向脉冲解锁状态，控制脉冲宽度50ms～300ms 电子锁状态信号：NO（电子锁断开） 电子锁机械寿命：10万次 充电电缆外露长度：4m 充电电缆护套颜色：黑色	具备应急解锁功能
20	1XC 2XC	充电枪座	带充电枪归位指示触点 触点形式：NO（充电枪未归位）
21	TX	组合天线	天线形式：双模GPS/BDS+LTE 安装方式：M12螺钉固定 防护等级：IP67
22	HL	状态指示灯	待机指示灯：绿色 充电指示灯：红色 告警指示灯：黄色
23	HA	音频	工作电压：DC 12V 输出功率：3W 频率响应：20Hz~20kHz
24	SA	急停按钮	额定工作电压：AC 220V 额定工作电流：10A 机械寿命：20万次 电气寿命：10万次 操作部件形状：圆形 触动形式：快动型触点 按钮形式：旋转复位蘑菇钮 安装直径：φ22 触点形式：4NO
25	XS	电源插座	额定电压：AC 250V 额定电流：10A 宽度：36mm 安装方式：35mm导轨 安装方向：垂直安装
26	SQ	门禁开关	额定电压：220V 额定电流：5A 工作行程：3.5mm 超行程：1mm 输出触点：NO（打开状态）
27	SJ	水浸报警器	额定电压：DC 12V 输出触点：NO（正常状态）

 

3.4 结构外形

        充电设备结构尺寸设计结合人机工程学，合理规划设备外形和人机操作位置尺寸，方便用户操作。160kW一体式一机双枪充电机结构尺寸设计见图3-2，充电机壳体采用2.0mm冷轧钢板，表面喷塑处理，防护等级IP54。

                                                                图3‑2  160kW一体式一机双枪充电机结构尺寸

 

3.5结构布局

        充电设备结构布局按照功能区划分，充分考虑安装方便、布线美观、维护快捷等因素，做到强弱电分离，工作安全可靠。160kW一体式一机双枪充电机内部元器件布置见图3-3和图3-4。

                                                    图3‑3  160kW一体式一机双枪充电机内部元器件布置1

 

                                                               

                                                   图3‑4  160kW一体式一机双枪充电机内部元器件布置2

 

3.6 设备安装

        设备安装方案充分考虑施工便捷、安装牢固等需求，通过规范设备地脚孔，安装维护间距，实现设备安装基础标准化，有效缩短项目建设周期。160kW一体式一机双枪充电机设备安装见图3-5～图3-7。

        设备底座外形及开孔尺寸见图3-5。

                                            

                                                       图3‑5  160kW一体式一机双枪充电机底座开孔尺寸

        设备安装地基具体尺寸见图3-6。

                                

                                                        图3‑6  160kW一体式一机双枪充电机安装地基尺寸

        设备上部与障碍物距离不小于150，四周与障碍物距离要求见图3-7。

                                              

                                                  图3‑7  160kW一体式一机双枪充电机四周与障碍物距离尺寸示意