电动汽车交流充电桩计量检定常见的问题分析
摘要
关键词
电动汽车;交流充电桩;计量检定
正文
1 引言
从2023年1月1日起,电动汽车交流充电桩(包括非车载充电机)需要按照市场监管总局发布的2020年第42号文件进行强制检定。依据国家计量检定规程JJG 1148-2022,检定周期为3年。【3】
依据JJG 1148-2022 7.3.1条款,针对交流充电桩的检定项目包括:检查充电桩外观及功能、工作误差参数、时钟时刻误差参数。【1】在现场计量检定过程中可能出现的故障和计量问题包括但不限于:充电桩基本功能异常、工作误差不合格、时钟时刻误差不合格等。针对这些问题,需要逐一进行分析,并采取相应的维修和校准措施,确保充电桩的准确性和安全性。
2 外观及功能检查
2.1 “准确度等级”标识
依据JJG 1148-2022 5.1条款,厂家将充电桩定级为0.5级是不符合规定的,因为该规程规定充电桩的准确度等级只能为1级或2级。建议厂家修改充电桩的准确度等级,以符合规程的要求。
图1 准确度等级定级为0.5级
2.2 充电桩外观是否有破损
为确保充电枪可以正常使用,建议充电站场管理人员加强充电桩管理秩序,确保充电操作指引的规范执行,包括规定充电车主在使用充电枪时轻拿轻放,避免雨水浸入充电枪内部。另外,定期维护或更换损坏的充电枪枪头也是确保充电桩正常充电的重要举措,有助于避免充电过程中出现安全隐患。
2.3 充电桩是否具有防止非授权人输入数据或操作的措施
部分充电桩厂家开放授权给充电站运营人员在后台输入数据或操作,充电站运营人员可能会在计量检定前修改电能线损率,在检定后再次修改,影响充电桩工作误差准确性,给消费者造成经济损失。这对电动汽车交流充电桩计量检定的开展和电动汽车充电桩的发展不利。
为确保充电桩电能量的正确计量,应防止后台数据篡改。建议充电桩厂家统一标准,设置防止非授权人输入数据或操作的措施。市场监督管理局应加强对计量检定过的充电桩的后续监督,通过不定期抽查防止充电站运营人员通过非法手段修改电能线损率。
2.4 充电桩电能显示位数是否符合规定
依据JJG 1148-2022 6.4、6.5条款,交流充电桩最小电能变量应为0.001 kWh,电能量显示位数至少含3位小数。实际计量检定时发现部分厂家充电桩最小电能变量为0.1 kWh、0.01 kWh、0.02 kWh、0.04kWh,电能量显示位数只含1位或2位小数;甚至部分厂家充电桩电能量显示位数为伪3位小数,在电能累积过程中电能量第3位小数一直固定不变,例如0.009 kWh、0.519 kWh、1.569 kWh,现场计量检定人员应根据实际情况正确判定充电桩最小电能变量以及电能量显示位数。
一般来说,交流充电桩电能量显示位数只含2位小数的原因有以下两种情况:一是配套使用的交流电能表的电能显示位数也只有2位小数,而充电桩电能显示值是通过后台通讯,交流电能表的电能量通过数据传输在充电桩屏幕或者APP结算界面呈现出来,两者的显示位数均相同且只有2位小数,建议厂家将交流电能表更换成最小电能变量为0.001 kWh的交流电能表;二是配套使用的交流电能表的电能显示位数有3位或3位以上小数,但数据通讯时出错,导致充电桩屏幕或者APP结算界面无法正常显示真实的小数位数,建议厂家修改后台通讯数据确保显示正确的电能位数。充电桩显示屏幕显示位数与结算APP不一致时建议厂家整改为一致。
图2 充电桩电能显示位数
2.5 电动汽车充电桩基本功能是否正常
基本功能故障会导致充电桩无法正常使用,故计量检定工作无法进行,计量检定人员可自己尝试查找原因反馈给充电桩厂家,方便厂家快速维修,同时也有利于计量检定的进行。若想了解充电桩的基本功能是否正常,同时正确判断充电桩基本功能故障原因,需从以下几种情况进行分析。
2.5.1 交流充电桩绿色指示灯不亮,车辆无法充电
绿色指示灯不亮主要有以下几种可能以及解决方案:1)交流进线开关未合闸,建议重新合上交流进线开关;2)开关电源关闭或损坏,确认开关电源是否有电压输出,若开关电源损坏,需更换开关电源;3)交流进线开关下端没有电压输入,应检查低压配电箱或配电房开关是否跳闸。
2.5.2 交流充电桩故障灯常亮
故障灯常亮主要有以下几种可能以及解决方案:1)控制板损坏,需更换控制板;2)控制板与触摸屏之间连接线松动,查找线路松动的位置,重新拧紧连接线;3)触摸屏损坏,需更换触摸屏。
2.5.3 内置的交流电能表通讯故障
出现电能表通讯故障的原因大体分为以下几种:电能表通讯线连接处松动或电能表发生电表故障,建议检查线路是否松动或更换电能表。
2.5.4 急停按钮动作故障
交流充电桩被人为按下急停按钮,且按钮按下后没有恢复。建议顺时针旋转急停按钮恢复正常,若没有恢复正常,使用替换法测试急停是否损坏,注意急停按钮接线带有220 V电压,替换测试时务必先断电。
2.5.5 充电枪插枪不显示连接确认
插枪后充电桩屏幕没有显示已连接指示时应检查:1)充电枪是否完全,2)充电枪是否有损坏;3)充电枪线路是否有异常。
2.5.6 绝缘检测故障
在确认车型及接口符合国标的情况下,查看车辆充电口是否有异物或水渍,同时使用绝缘电阻测试仪测量其绝缘电阻值,确认充电枪头是否满足绝缘要求,测量前可尝试清理异物、甩干水渍。
2.5.7 地线故障
若出现充电桩地线故障的情况,应检查充电桩进线位置、地线是否按照标识接好,同时使用万用表测量火线(L)对地线(PE)电压和零线(N)对地线(PE)电压,零线(N)对地线(PE)电压不超过5V(此操作需在充电中测量);使用接地电阻测试仪测量接地电阻不超过4Ω。如充电桩待机时出现地线故障,可以确定为安装接地不良或零线带电。【2】
2.5.8 控制回路掉电
控制回路掉电是指控制回路交流输入掉电,一般来说是充电桩失去电源输入时会上报此故障。建议处理方式:1)检查充电桩上级电源开关是否跳闸;2)检查线路输入电压是否正常(包括零地电压);3)检查充电桩指示灯是否正常,如充电桩电源指示灯正常可判断为软件故障。
2.5.9 漏电保护器跳闸
以下几种情况均会漏电保护器频繁跳闸:断路器容量不够;漏电保护器老化导致的频繁跳闸;端子接线松动,导致发热或者端子烧坏接触不良;端子烧坏导致短路,断路器跳闸。上述故障可通过更换漏电保护器来确保充电桩正常使用。
2.5.10 交流输入电压欠压、过压
一般来说,充电桩都会设定欠压、过压保护值,充电桩设备工作额定电压范围220 V±20%。
如果充电桩出现欠压警告,此时电压低于176 V时。可以使用万用表检测输入端电压,当测量值为220 V,则判断是充电桩自身对电压检测问题,需要对充电桩电路模块维修;如果测量值低于190 V,则是实际的电压值偏低,需要协调物业或者电力公司解决。
如果充电桩出现过压警告,此时电压高于264 V时。可以使用万用表检测输入端电压:当测量值为220 V,则判断是充电桩自身对电压检测问题,需要对充电桩电路模块维修;如果高于264 V,则是实际的电压值偏高,需要协调物业或者电力公司解决。
2.5.11 漏电保护故障
1)充电桩待机时报漏电保护故障,可直接判断为充电桩自身问题;
2)充电过程中报漏电保护故障,需要检测安装线路是否存在明显问题,检查安装线路或更换充电桩;
3)充电过程中报漏电保护故障,可能是车端漏电,使用其他车辆做替换充电测试,如果充电不正常则可判定为交流充电桩问题。
3 工作误差
依据JJG 1148-2022 6.2条款,充电桩内部应提供测试输出接口。目前市面上常见的电动汽车交流充电桩内部一般会安装带有脉冲接口或者光电输出接口的交流电能表。根据充电桩现场计量检定经验,光电输出在采光偏暗或采光较强烈的场所往往无法精准采集脉冲信号,相比较而言使用脉冲输出接口测量工作误差比光电输出更加高效便捷,工作误差的测量也更加准确。针对这一问题,本文建议计量检定人员采用方法I测量工作误差时应优先从交流电能表的脉冲输出接口接线。一般来说,充电桩检定装置设置脉冲常数应与充电桩内部配套的交流电能表脉冲常数一致;部分交流电能表配套电流互感器使用,故实际脉冲常数应等于电能表脉冲常数与电流互感器变比的商。
交流充电桩准确度等级分为1级和2级,采用方法II测量工作误差时应考虑被检充电桩的最小电能变量。按照规程工作误差的计算公式,若最小电能变量为0.001 kWh,1级交流充电桩累计的电能值应不小于0.5 kWh,2级交流充电桩累计的电能值应不小于0.25 kWh;若最小电能变量为0.01 kWh,1级交流充电桩累计的电能值应不小于5 kWh,2级交流充电桩累计的电能值应不小于2.5 kWh。为确保工作误差的合理性以及准确性,判定该充电桩是否合格不能只在电能累计的临界值时测量工作误差,应根据实际情况适当增加电能累计值。以测量最小电能变量为0.001 kWh、准确度等级为1级的交流充电桩为例,电能累计值可酌情增加至1 kWh。检定过程中会遇到部分厂家充电桩电能量显示位数为伪3位小数的情况,因此应当视其最小电能变量为0.01 kWh。
部分制造商生产的交流充电桩会出现重复性较差的情况,检定时应考虑增加测量次数。以测量最小电能变量为0.001 kWh、准确度等级为1级的交流充电桩为例,现对同一个厂家同一个型号的交流桩进行测量,测量电能量为0.5 kWh,输出电压为220 V、输出电流为10 A,详细数据如下表:
表1 工作误差
测量次数 | 1号桩 | 2号桩 | 3号桩 | 4号桩 | 5号桩 |
第一次 | +1.158% | -1.026% | +0.525% | -1.063% | +1.555% |
第二次 | -1.263% | -0.261% | -1.568% | -1.674% | +1.256% |
第三次 | -1.338% | +0.156% | -1.233% | -0.268% | -0.652% |
第四次 | +0.469% | +1.422% | +1.699% | +1.050% | -0.906% |
第五次 | +1.401% | -1.320% | +1.055% | +1.551% | +0.295% |
第六次 | -0.333% | +1.012% | -0.790% | -1.223% | -1.905% |
通过以上数据分析可得,针对重复性不好的交流充电桩,测量工作误差时应增加测量次数以确保其数据真实可靠。
4 时钟时刻误差
该检定项目适用于具备分时计费功能的交流充电桩,若不同的充电时段对应的不同充电单价,证明该充电桩具备分时计费功能,需检定时钟时刻误差。检定时可通过充电桩检定装置自带的GPS信号同步北京时间与充电桩的时间比较,通过目测法就能计算出时钟时刻的误差。不过通过目测法读数误差比较大,未见能效测量误差,可通过同时对充电桩显示时间与充电桩检定装置的时间进行拍照的方式,也可通过视频录制的方式针对某一帧画面对应的时间对比得出时钟时刻误差。
检定时钟时刻误差主要出现的情况以及建议:1)充电桩长时间离线且没有通过GPS实时授时导致误差不合格,建议充电站运营人员及时上线并实时授时当前时刻;2)充电桩没有显示屏幕,充电APP可以查看当时的显示时刻,建议计量检定人员以APP的充电显示时刻作为被检充电桩当时的显示时刻;3)没有显示屏幕的充电桩虽然可通过APP扫码充电,但充电APP却无法查看当时的显示时刻,无法检定时钟时刻功能,建议计量检定人员以APP的充电显示时刻作为被检充电桩当时的显示时刻或更换具有显示时刻功能的充电桩显示屏。
5 结束语
随着我国电动汽车的高速发展,充电桩的电能计量问题逐步受到了消费者的关注。为此本文以计量检定规程为基础,结合计量检定人员现场检定经验,对充电桩计量检定常见的问题进行研究分析,提出交流充电桩基本功能故障的各种可能性的同时也给出了一定的参考建议。总的来说,本文旨在帮助计量检定人员理解和解决交流充电桩在使用过程中可能遇到的各种计量问题,提高充电桩的计量检定技术和准确性。
参考文献
【1】JJG 1148-2022《电动汽车交流充电桩(试行)检定规程》[S].
【2】杨贵莹,李小玲,赵婷婷. 电动汽车交流充电桩故障分析 [J]. 中国计量, 2023, (03): 119-121. DOI:10.16569/j.cnki.cn11-3720/t.2023.03.031.
【3】姜瑜,陈光威,宋天伟. 电动汽车充电桩计量检定的探索 [J]. 中国计量, 2022, (02): 125-126. DOI:10.16569/j.cnki.cn11-3720/t.2022.02.018.
...