黄默涵，林鑫
(广州粤能电力科技开发有限公司，广东 广州 510080)
摘要：电动汽车交流充电桩作为电动汽车的主要充电设备，其安全与可靠性直接关系到电动汽车的可靠运行与实际推广应用。简要介绍了电动汽车的结构组成和充电流程，探讨了电动汽车交流充电桩的测试方法，包括外观和结构要求检查、指示灯检查、控特种引和电缆连接测试、负荷控制信号测试、充电和读写卡功能测试及告警和事件功能测试等，为电动汽车交流充电桩验收测试工作提供了技术保障。
随着国家发展新能源战略的推动，电动汽车发展迅速。目前，国内电动汽车使用多以企业和公交公司等服务型用户为主，如何让居民用户能够接受并使用电动汽车，充电设施的配套是其全面推广的基础保障[1，2]。
作为电动汽车主要充电设备的交流充电桩，应具备能够为电动汽车提供安全、可靠的交流电源，并且能够为非专业人员安全、方便地操作[3－5]。目前，国内对交流充电桩的测试暂无具体的测试规程。
主要以中国南方电网有限责任公司企业标准《Q/CSG 11516.4－2010电动汽车交流充电桩技术规范》(以下简称技术标范)为检验依据，结合交流充电桩的结构和工作原理，对电动汽车交流充电桩的功能测试问题进行探讨，并根据技术规范提出电动汽车交流充电桩测试方法，为电动汽车交流充电桩验收测试工作提供技术支持。
1电动汽车交流充电桩
1.1交流充电桩简介
电动汽车交流充电桩，是指安装于公共场所和居民小区停车场或充电站内、与交流电网连接，为电动汽车车载充电机提供交流电源的供电装置，采用传导方式为具有车载充电机的电动汽车提供人机交互操作界面及交流充电接口，并具备相应测控保护功能的专用装置。具备运行状态监测、故障状态监测、充电分时计量、历史数据记录和存储功能[6]。充电桩的工作电压(AC)：380/220V±15%，额度输出电流(AC)：32A(七芯插座)，额定频率50Hz[7]。
1.2交流充电桩的结构组成
交流充电桩由桩体、电气模块、计量模块三部分组成，桩体包括外壳和人机交互界面，电气模块包括充电插座、供电电缆、电源转接端子排、安全防护装置等，计量模块包括电能表、计费管理系统、读写装置等。
交流充电桩的结构如图1所示，结构说明见表1。
1.3交流充电桩充电流程
对交流充电桩连续进行30次刷卡充电操作，并采集用户充电卡交易数据记录与主站数据进行查验比对，确认充电桩存储数据的正确、连续、完整、有效[8]。
交流充电桩的充电流程图如图2所示。
2电动汽车交流充电桩的测试
2.1外观和结构要求检查
交流充电桩外观不应有明显的凹凸痕、划伤、裂缝和毛刺，镀层不应有脱落现象，标识牌文字、符号应清晰、耐久，接线应牢固、可靠，桩体外必须配备急停按钮，以防出现故障可以及时切断电源。
充电桩外壳表面应具备耐高温、抗腐蚀老化、具有足够的硬度，金属表面应做防腐蚀和防锈喷涂处理。桩体内金属零部件应采取防锈处理或者采用不锈钢材料。
七芯充电插座应满足中国南方电网有限责任公司企业标准《Q/CSG 11516.4－2010电动汽车交流充电桩技术规范》中附录A的技术要求。
2.2指示灯检查
交流充电桩应具有故障灯、运行灯、充电指示灯，当桩体处于通电运行状态时运行灯亮，充电桩停电状态时运行灯灭。按交流充电桩充电流程进入充电状态时，运行灯和充电指示灯亮；充电结束时，运行灯亮，充电指示灯灭；当充电桩通电运行状态下出现过压、断相、充电过程中断电、维修门打开等故障时，充电桩运行灯亮，故障灯亮(故障灯闪烁)；充电桩故障恢复时，运行灯亮，故障灯熄灭。
2.3控特种引线和电缆连接测试
正常状态下的电动汽车交流充电桩控特种引电路振荡器实时发出PWM电压波形，当充电插头与充电桩供电插座可靠连接，准备充电过程中，控特种引电路持续工作，当检测点PWM波形正电压减半，并且该状态维持2s后，充电桩确认控特种引电路闭环，识别车辆正确连接，允许充电。当控特种引线回路出现断点，检测点电压改变，则充电桩中断充电过程。控特种引线原理如图3所示，其中Ｒ1和Ｒ3标称值为1k。
使用7芯电动汽车充电插头，模拟汽车充电过程。在试验用7芯充电插头的控特种引线与保护性接地线之间加1k的电阻，再串一个二极管，将示波器接于图3中的5、6两点，示波器显示充电桩振荡器发出的PWM波形幅值，当充电插头插入充电桩时，桩体内控特种引线电路形成回路，控特种引线检测点PWM正电压减半，充电桩检测到7芯插座正确接入并允许充电，从而模拟汽车连接确认，由于插头插入不到位等原因导致充电桩未检测到插头时，PWM波形幅值维持不变，充电桩不能启动充电[9]。
2.4负荷控制信号测试
充电桩必须具备接收上层主站负荷控制信号，及时调制振荡信号的占空比，车辆接收到占空比判断信号，车载充电机设置到相应的负荷工作状态，从而调整车载充电机的输出功率。
当车辆没有连接时，充电桩控特种引线检测点PWM正电压标称值为12V，车辆确认连接后，检测点正电压标称值变为6V，充电桩完成充电准备。PWM占空比在5%～80%±2%的区间内可调，从而实现主站对充电桩的负荷可调，可用的线电流和占空比成线性比例关系，如图4所示。
2.5充电和读写卡功能测试
充电桩能读取用户充电卡内帐户信息，用户需要通过充电卡完成开始充电、结束充电的过程，充电结束，充电桩能将数据反写回卡中。充电桩支持充电过程中可根据多个不同时段不同费率对用户账号实时扣费。
按照图2充电流程操作，充电桩能从客户充电卡内获取账户信息，在显示屏上显示包括用户卡内余额、充电时段费率、充电电量、消费金额、充电持续时间等，并锁定用户账号，确认连接后，充电开关闭合，自动开始充电；再次刷卡后，充电开关断开，切断输出电源，停止本次充电过程，用户再次刷卡，充电桩对客户充电卡进行充电费用自动扣取，并解除锁定。充电桩应能识别客户充电卡并正确完成对应功能，当用户充电过程中充电桩发生故障或断电，能够保存客户的充电记录，用户能够通过刷卡进行结算。
充电桩在充电状态下其他用户卡刷卡时，不能进行结算，并能够提示用户卡错误信息，实现人机交互的功能。
2.6告警和事件功能测试
交流充电桩在试验过程中必须符合表2中所列的各项告警功能，并在显示屏做出相应的告警提示，使用户能够及时地发现避免误操作，并且相关的故障告警信息能够实时地上传至监控主站，告警功能试验项目和试验要求，见表2。
充电桩故障、充电状态改变等均应有事件记录，充电桩对事件记录应具有掉电保持功能，告警信息能够实时远程上传主站，充电桩应能储存不少于100条事件记录。
3结束语
随着电动汽车的发展，电动汽车充电设施也将随之配套和普及，安装在各种环境下的交流充电桩如何保证其简便、安全、可靠地为用户所使用，必须在其安装于现场前进行必要的功能测试。依据南方电网公司企业标准《Q/CSG 11516.4－2010电动汽车交流充电桩技术规范》，详细介绍了电动汽车交流充电桩的功能测试方法，为电动汽车充电设施的验收测试提供了技术支撑。
参考文献：
[1]丁成斌，苏彦宏.电动汽车的研究现状及发展前景[J].甘肃科技，2004，20(4)：83－85.
[2]陈良亮，张浩，倪峰，等.电动汽车能源供给设施建设现状与发展探讨[J].电力系统自动化，2011，35(14)：11－17.
[3]余岳，汪红霞.电动汽车充电桩设计研究[J].科技创新导报，2012，(22)：37－37.
[4]耿群锋，吕晓荣.浅谈电动汽车充电桩的安全性[C].2011年中国电机工程学会年会论文集.2011.
[5]孟祥军，梁涛，王兴光，等.电动汽车智能充电桩的设计与实现[J].信息技术与信息化，2011，15(6)：58－61.
[6]邹强.电动汽车交流充电桩的电磁兼容测试研究[J].电子质量，2011，15(5)：75－78.
[7]Q/CSG 11516.4－2010电动汽车交流充电桩技术规范[S].
[8]王涛，张东华，贺智轶，等.电动汽车充电桩的控制系统研究与设计[J].湖北电力，2011，35(1)：11－12.
[9]张建伟，杨芳，秦俭，等.电动汽车交流充电控特种引系统设计[J].电测与仪表，2014，12(5)：78－82.
