电动汽车充电设备 标准化设计方案：240kW分体式四充接口充电柜
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
240kW分体式四充接口充电柜电气原理主电路拓扑见图3-1，提供12个充电模块安装位置，根据充电功率需求可选配9~12个20kW充电模块。对应充电模块数量配置9~12个B型一进四出开关模块，实现输出功率动态分配功能，功率分配调节级差为20kW。充电柜提供4个直流输出接口分别连接分体式一桩一枪或一桩双枪直流充电桩，每个直流输出接口最大电流为250A。
240kW分体式四充接口充电柜配置1个C型四进四出开关模块，可实现双充电柜桥接扩容，满足最大480kW充电功率需求。双充电柜提供24个充电模块安装位置，根据充电功率需求可选配18~24个20kW充电模块。双充电柜桥接提供8个直流输出接口分别连接分体式一桩一枪或一桩双枪直流充电桩，每个直流输出接口最大电流为250A。
图3‑1 240kW分体式四充接口充电柜主电路拓扑
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
240kW分体式四充接口充电柜通用器件的选型见表3-1。
表3‑1 240kW分体式四充接口充电柜通用器件选型
| 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：500A 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：AC400V 额定工作电流：500A 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~QF4 |
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 |
QF2：控制电源开关 QF3，QF4：充电桩控制电源开关 |
| 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 UP2 UP3 |
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 |
UP1：功率控制模块电源 UP2：B型开关模块1~6电源 UP3：B型开关模块7~12电源 |
| 8 |
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 |
|
| 9 |
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 |
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| 10 |
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） |
|
| 11 |
SJ |
水浸报警器 |
额定电压：DC 12V 输出触点：NO（正常状态） |
|
| 12 |
1~4DC+ 1~4DC- 5~8DC+ 5~8DC- |
直流输出铜排 |
规格：4×25 颜色：正极棕色，负极蓝色 |
|
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。240kW分体式四充接口充电柜结构尺寸设计见图3-2，充电机柜壳体采用2.0mm冷轧钢板，表面喷塑处理，防护等级IP54。
图3‑2 240kW分体式四充接口充电柜结构尺寸
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。240kW分体式四充接口充电柜内部元器件布置见图3-3和图3-4。
图3‑3 240kW分体式四充接口充电柜内部元器件布置1
图3‑4 240kW分体式四充接口充电柜内部元器件布置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。240kW分体式四充接口充电柜设备安装见图3-5～图3-7。
设备底座外形及开孔尺寸见图3-5。
图3‑5 240kW分体式四充接口充电柜底座开孔尺寸
设备安装地基具体尺寸见图3-6。
图3‑6 240kW分体式四充接口充电柜安装地基尺寸
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 240kW分体式四充接口充电柜四周与障碍物距离尺寸示意