新能源汽车家用充电的困局

　　在国内的定义里，新能源车一般指纯电动汽车和插电式混合动力汽车两类，其基本特征就是得含有纯电里程这条天然的属性。随着2015年新能源汽车产量逐渐放大，消费者首先遇到的就是充电的困局。

　　如果要问任何一位普通潜在的新能源车消费者，其得到的答案首先就是在家能不能充电，其次是在公司能不能充电，这其实是有数据支撑的。如下表1所示：

　　在充电这个领域，真正让消费者可以掏钱买单的，就是能不能在家里充电。家里充电的情况可以细分成以下的几点：

　　a)单个客户充电

　　不管是IEC还是GB/T的定义，面向普通消费者的家庭充电主要有如下三种。

　　模式1 充电线缆：早期在GB20234.1没有定义PWM之前，有很多国内厂家在用，限制在6A。其实这种模式相当危险，主要的两点是缺乏漏电保护和断开的时候，车辆插头依旧带电，这种模式未来逐渐会被淘汰掉。

　　模式2 带保护的充电线缆：模式2的使用场景，主要是在欧美日等具有车库的消费者使用，其次呢也是放在车上备用。不过鉴于国内的16A墙插主要为空调设计，所以主流是10A插座的，实际这种模式在国内会造成很大的隐患。

　　模式3 交流充电桩：家用条件下，一般充电桩直接带线接出，后文将具体分析。

　　注：腾势的家庭10KW直流充电不在此内，这个车由于电池容量较大，采用了这种很特殊的家庭充电战略，在国内由于需要的功率较高，很难走得通

　　模式2的原本规划，是面向具有独立车库的。在模式2的控制器里面，具备的功能主要有：

　　地线监测：通过PWM电路的相互检查，实现对模式2与电动汽车之间地线连接的确认。当然模式2的前端的地线检测是个问题。

　　电动汽车与模式2的连接确认：通过PWM的电压设定，来正确的给电，交流电给出去了就意味着危险。

　　供电/控制控制功能：控制供电和断电的过程。

　　漏电保护：模式2的线缆很容易给各种车辆碾过，绝缘层长久使用下磨损，极端条件下金属裸露，就得靠这个功能了

　　过流保护：这个功能，是因为很多电工为了怕麻烦，给经常跳闸的配电盒一般给多路10A的供电配16A的分断器，所以只能靠模式2

　　虽然它能提供很大的保护，其典型使用定义，如“家用交流充电是使用车辆配备的交流充电连接装置进行充电的。推荐使用220V 50Hz，10A的专用交流电路和电源插座。专用电路是为了避免线路破坏或者由于给动力电池充电时的大功率导致线路跳闸保护，如果没有使用专用线路，可能影响线路上其他设备的正常工作。如果一个专用线路已经不能使用，应由专业电工来安装。”这里的前提是专用线路，和不能使用延长线和拖线板。可是消费者一般很少去阅读使用手册，更不会按这个道理的，实践中出现了这样的应用场景：

　　在这样的情况下，可能发生漏电、导线过热等问题。这里需要重点提一下，墙插和导线的事情。在GB2099.1对于墙插的定义中，对于温升实验是通电一小时，温升不超过45degC，而一般模式2充电是按照10小时来记的。导线的问题更加五花八门，好点的10A拖线板也只有1.5平方的线径，在多个脱线板(10M+10M)的情况下，计入导线的阻抗，插头和插座的接触电阻，整个电压降不折不扣的会引起火灾的危险。

　　注：合格的墙插、拖线板都顶不住，所以这事情建议诸位消费者看到千万别用这种方法。某次调研，大部分消费者确实把充电想当然的将底楼和拖线板联系在一起。

　　模式3的充电桩，是在模式2的升级版本，主要目的就是在固定车位上对新能源充电，可是在中国有以下的障碍，如图3所示充电桩安装申请流程：

　　图3 充电桩安装流程

　　1)你必须要有房产和固定车位产权，这个价格不是个小数目，而且很多小区根本不对外卖车位

　　2)车位分地上和地下，为了安全的将充电桩连接到充电桩，选用的线也是个问题，如图某小区地下车库示意图

　　为了保证充电过程中的损耗，一般根据最大电压降来确认线径的使用范围。以1.5～10平的线每米 4.5、7、11和17元记，安装的线束(火线、零线和地线外加保护线管)成本可不低。

　　b)很多客户充电

　　假定国家给予补贴或者厂家予以解决，这事情就变成了先到先得的游戏了。在地下车库甚至是小区的配电网的容量设计是没有考虑电动汽车的容量，其体量本来设计就较为保守的，而且由于大功率电器的使用，相对而言是捉襟见肘的。如图5所示的小区地下停车库内为所有的电动汽车设计配电电路，这也是一个较为困难的事情，特别是地下车库也具有人防工事的属性。以参考文献【1】中提供的细致数据，地下车库内电力负荷主要有风机、水泵及消防联动设备等，照明负荷主要有正常照明和应急照明负荷等，所有用电设备均为220/380V低压用电负荷。其中消防水泵、火灾自动报警、自动灭火、排烟设备、火灾应急照明及疏散指示标志等消防用电属一级负荷，地下车库平时的用电负荷为1100KW。

　　由于消防的要求，本身的停车位都是按照防火区的要求进行间隔的，当某个位置需要将连接线束连接的时候，需要根据法规要求进行设计。

　　由于本身配电系统不考虑用户在地下车库停电，充电的负荷只能从备用的负荷中取点，在各个配电柜里面连接是有限的。

　　由于非预装的系统，就面临先后次序干涉的问题，当电动汽车在小区内普及之时，公共区域的设计系统升级是个很复杂的问题。

　　由上叙述，由于中国当前的配电系统设计，从电气标准上就没有考虑电动汽车，而且配电系统的更新成本耗费巨大，所以采用固定负荷叠加的办法是行不通的。这点电网是做过一定的研究的，如参考文献【2】中所示的那样，文献中使用的是蒙特卡罗的方法，可能与事实存在较大的差异。

　　小结

　　充电问题，对新能源汽车有着一票否决权，特别是当前国内的车辆在混动模式下油耗并不低的情况下。充电问题，需要从自家这边想办法。有几条路子可以借鉴：

　　1)允许商业企业在小区内租用车位，安装家用充电桩以解决充电问题，这条可以极大限度将车位的所有权绕过去

　　2)开发小区智能充电系统，采用PLC或者Zigbee的一定范围内的协调机制，构筑局部可调节的体系(环球网)