电动汽车非车载充放电装置通用技术要求.doc

Q/GDWICS 备案号：Q/ 国家电网公司企业标准中华人民共和国国家电网公司 发 布2010 x x 实施2010 x x 发布电动汽车非车载充放电装置 通用技术要求Off-board bi-directional charger for electric vehiclesGeneral technical requirements（报批稿）前 言 在智能电网体系中，电动汽车的蓄电池组除接受电网充电外还可根据电网需求向电网提供电能。电动汽车非车载充放电装置是实现电动汽车与电网双向能量转换的关键环节。通过本标准的制定，为电动汽车非车载充放电装置的研制和使用提供技术依据。本标准在Q/GDW 233-2009电动汽车非车载充电机 通用要求的基础上进行编制。与Q/GDW 233相比，本标准定义了充放电装置，对其功能做出了规定，并提出电网异常响应和孤岛检测等要求。本标准与Q/GDW 233并行使用，分别作为电动汽车非车载充放电装置和电动汽车非车载充电机的一般性技术要求。本标准是国家电网公司电动汽车充放电站系列标准之一。该系列标准目前包括以下标准：Q/GDW XXX-2010 电动汽车非车载充放电装置通用技术要求Q/GDW XXX-2010 电动汽车非车载充放电装置电气接口规范Q/GDW XXX-2010 电动汽车交流供电装置电气接口规范Q/GDW XXX-2010 电动汽车充放电计费装置技术规范本标准由国家电网公司智能电网部提出和归口。本标准的起草单位：中国电力科学研究院、上海市电力公司、湖北省电力公司、湖南省电力公司。本标准的主要起草人：吴尚洁、武斌、廉国海、罗伟明、于文斌、潘景宜、田立亭、吴巍、曹基华。本标准由中国电力科学研究院负责解释。本标准于20XX年X月首次公布。电动汽车非车载充放电装置通用技术要求1 范围本标准规定了国家电网公司系统使用的电动汽车用非车载充放电装置（以下简称充放电装置）的基本构成、功能要求、技术要求、电网接入要求、与电动汽车蓄电池系统的连接以及充放电装置的标识。本标准适用于国家电网公司系统使用的采用传导式充放电方式的电动汽车用非车载充放电装置。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T 3859.2-93 半导体变流器 应用导则GB 4208 外壳防护等级（IP代码）GB/T 4797.5-92 电工电子产品自然环境条件 降水和风GB/T 4797.6-1995 电工电子产品自然环境条件 尘、沙、盐雾GB/T 16895.32-2008 建筑物电气装置 第7-712部分：特殊装置或场所的要求 太阳能光伏(PV)电源供电系统GB 17625.2 电磁兼容 限值 对额定电流不大于16A的设备在低压供电系统中产生的电压波动和闪烁的限制GB/Z 17625.3 电磁兼容 限值 对额定电流大于16A的设备在低压供电系统中产生的电压波动和闪烁的限制GB/T 18487.1-2001 电动车辆传导充电系统 一般要求GB/T 18487.3-2001 电动车辆传导充电系统 电动车辆交流/直流充电机（站）GB/T 19596-2004 电动汽车术语3 术语和定义GB/T 18487.1-2001和GB/T 19596-2004中确立的以及下列术语和定义适用于本标准。3.1 充放电装置 bi-directional charger实现电动汽车蓄电池系统与电网之间双向电能转换的装置。4 总则充放电装置应具有为蓄电池系统安全、自动的充电的能力和按照使用要求将蓄电池的电能向电网回馈放电的能力。充放电装置应具有在充电状态和放电状态之间自动转换的能力。充电和放电的过程应对蓄电池不造成伤害或少伤害，并且也不会给周围的环境和人带来伤害。5 基本构成充放电装置的基本构成包括：功率单元、控制单元、电气接口和通信接口等。6 功能要求6.1 适用电池种类充放电装置应能对下述电池中的一种或多种充电和放电：锂离子蓄电池、镍氢蓄电池、铅酸蓄电池。6.2 充放电运行模式6.2.1 充电模式只允许充放电装置向蓄电池充电的工作状态称之为充电模式。在这种模式下，充放电装置作为单纯的充电机运行。6.2.2 充放电模式在充放电模式下，充放电装置依据电网运行需要和蓄电池管理系统提供的信息，自动转换充放电状态和调整充放电运行参数，以实现电动汽车蓄电池和电网之间电能的双向传递。6.3 人机交互功能6.3.1 显示输出功能a）充放电装置应显示的信息：充放电状态；电池类型、蓄电池组充放电电压、充放电电流、荷电状态（SOC）；交流侧电压、电流、功率；在手动设定参数过程中应显示人工输入信息；在出现故障时应有相应的提示信息。b）可选显示信息：电池温度、充放电时间、设定参数等。6.3.2 手动输入功能充放电装置应具有实现外部手动输入和控制的功能。6.4 参数设定6.4.1 设定要求充放电参数设定包括充电参数的设定和放电参数的设定，具有自动设定方式和手动设定方式。充放电装置采用任何设定方式，均应具有明确的操作指示信息。6.4.2 充电参数设定6.4.2.1 手动设定方式操作人员设置充电方式、充电电压、充电电流等参数，充放电装置根据设定参数执行相应操作，对蓄电池进行充电。6.4.2.2 自动设定方式在充电过程中，充放电装置依据电网运行信息和蓄电池管理系统提供的数据动态调整充电运行参数、执行相应动作，对蓄电池进行充电。6.4.3 放电参数设定在放电过程中，充放电装置依据电网运行信息和蓄电池管理系统提供的数据动态调整放电运行参数、执行相应动作，对电网输出电能。在充放电模式下，可设定如下放电限制条件：放电时间、放电电流限值/放电功率限值、放电终止条件（包括蓄电池组电压、荷电状态等）等。6.5 通信功能充放电装置应具有与蓄电池管理系统通信的功能，判断充放电装置是否与电动汽车蓄电池系统正确连接，获得电动汽车蓄电池系统参数和蓄电池实时数据。充放电装置应具有与上级监控系统通信的功能，获得充放电参数和命令。充放电装置与蓄电池管理系统及上级监控系统的通信协议将另行制定。7 技术要求7.1 环境条件7.1.1 工作环境温度-20+50。7.1.2 相对湿度595。7.1.3 海拔 海拔高度1000m；海拔高度1000m时，应设计高原型设备；若使用标准型设备，应按GB/T 3859.2-93中5.11.2规定降容使用。7.1.4 周围环境要求使用地点不得有爆炸危险介质，周围介质不含有腐蚀金属和破坏绝缘的有害气体及导电介质。7.2 结构要求7.2.1 充放电装置壳体应坚固。7.2.2 结构上应防止人体轻易触及带电导体。7.3 电源要求7.3.1 电压和电流交流接入电压和电流要求见表1。表1 充放电装置交流侧接入电压/电流要求接入方式交流电流额定值IN（A）交流电压额定值（V）1IN16单相220216IN32单相/三相 220/3803IN32三相380充放电装置的交流侧功率主回路应能承受的电压波动范围为额定电压15%。7.3.2 频率50 Hz 1Hz。7.4 耐环境要求7.4.1 IP防护等级充放电装置应遵守IP32（在室内）或IP54（在室外），必要时按照GB 4208的规定确定是否提高防护等级。7.4.2 三防(防潮湿，防霉变，防盐雾)保护充放电装置内印刷线路板、接插件等电路应进行防潮湿、防霉变、防盐雾处理，其中防盐雾腐蚀能力满足GB/T 4797.6-1995中表9的要求，使充放电装置能在室外潮湿、含盐雾的环境下正常运行。7.4.3 防锈(防氧化)保护充放电装置铁质外壳和暴露在外的铁质支架、零件应采取双层防锈措施，非铁质的金属外壳也应具有防氧化保护膜或进行防氧化处理。7.4.4 防风保护安装在平台上的充放电装置以及暴露在外的部件应能承受GB/T 4797.5-92中表9规定的不同地区、不同高度处相对风速的侵袭。7.4.5 防盗保护充放电装置外壳门应装防盗锁，固定充放电装置的螺栓必须是在打开外壳的门后才能安装或拆卸。7.5 温升要求充放电装置在额定负载下长期连续运行，内部各发热元器件及各部位的温升应不超过表2中的规定。表2 充放电装置各部件极限温升 部 件 或 器 件极 限 温 升（K）功率开关器件70整流变压器、电抗器B级绝缘绕组80与半导体器件的连接处55与半导体器件连接处的塑料绝缘线25母线连接处铜与铜铜搪锡铜搪锡50607.6 电气绝缘性能7.6.1 工频耐压充放电装置非电气连接的各带电回路之间、各独立带电电路与地（金属外壳）之间，按其工作电压应能承受表3所规定历时1min的工频耐压试验。试验过程中应无绝缘击穿和闪络现象。7.6.2 冲击耐压充放电装置非电气连接的各带电回路之间、各独立带电电路对地（金属外壳）之间，按其工作电压应能承受表3所规定标准雷电波的短时冲击电压试验。试验过程中应无击穿放电。7.6.3 绝缘电阻用开路电压为表3规定电压的测试仪器测量，充放电装置非电气连接的各带电回路之间、各独立带电电路与地（金属外壳）之间绝缘电阻应不小于10M。表3 绝缘试验的试验等级额定绝缘电压UI额定工作电压交流均方根值或直流（V）绝缘电阻测试仪器的电压等级（V）工频耐压试验电压（kV）冲击耐压试验电压（kV）602501.0160UI3005002.05300UI70010002.5127.6.4 漏电流在湿热试验后，用1.1倍额定电压测试漏电流，充放电装置对地漏电流应不大于3.5mA。7.7 防护要求7.7.1 允许温度在40环境温度下，充放电装置可用手接触部分允许最高温度应是： 金属部分，50； 非金属部分，60。可以用手接触但不必紧握的部分，在同样条件下允许的最高温度应为： 金属部分，60； 非金属部分，85。7.7.2 电击防护充放电装置的电击防护要求应符合GB/T 18487.1-2001中第9章的要求。7.8 安全要求7.8.1 充放电装置应具备直流侧的限流保护功能。7.8.2 充放电装置应具备急停开关，通过手动或远方通信指令紧急停止充放电。7.8.3 充放电装置在启动时应需人工确认启动。7.8.4 充放电装置应具有联锁功能，以保证与电动汽车分开以前车辆不能启动。7.8.5 在充电和放电过程中，充放电装置应保证电压和电流不超出允许值。7.8.6 在充电和放电过程中，在蓄电池的温度超出允许限值时，充放电装置应停止充放电。7.8.7 充放电装置应具有软启动功能，电网侧的启动冲击电流不大于额定电流的110%。7.8.8 充放电装置应具备电网侧的过/欠压保护。在放电状态下，充放电装置检测到电网电压异常，应能延时自动切断主回路。如果在要求的延时内电网电压恢复到正常，则无需响应。电压条件和延时如表4。表4 异常电压的响应 电压（电网连接端）响应时间U50%UN0.1s50%UNU85%UN2.0s85%UNU110%UN继续运行110%UNU135%UN2.0s135%UNU0.05s7.8.9 充放电装置在电网侧应具备过/欠频保护。在放电状态下，充放电装置检测到电网频率低于49.5Hz或高于50.2Hz时，应延时0.2s自动切断主回路。如果在要求的延时内频率恢复到正常，则无需响应。7.8.10 充放电装置在电网侧应具备孤岛效应保护。充放电装置必须在电网失压2s内停止向电网线路送电，并自动切断主回路。7.8.11 由于超限状态导致充放电装置停止充放电后，在电网工作电压和频率恢复到正常范围后20s至5min，充放电装置根据电网需要恢复充放电。恢复充放电运行时必须执行软启动。7.8.12 充放电装置电网侧接口应按照GB/T 16895.32-2008要求的接地/接保护线。7.8.13 充放电装置电网侧应具有符合GB/T 16895.32-2008要求的短路保护。7.8.14 充放电装置电网侧应具有符合GB/T 16895.32-2008要求的隔离和开关的方式。7.8.15 在充放电过程中，充放电装置应具有明显的警示标志和文字提示，防止人员误操作。7.9 电磁兼容性充放电装置应能承受GB/T 18487.3-2001中11.3规定的电磁环境测试。7.10 直流输出要求7.10.1 输出电压和电流范围a) 输出电压充放电装置输出电压根据适用蓄电池系统电压等级的范围分为三级：150V350V，300V500V，450V700V。b) 输出电流输出额定电流优选值（A）：10、20、50、100、160、200。7.10.2 输出电压和电流误差在7.3规定的交流电源波动范围内、在充电负载波动范围内、以及输出不超出7.10.1规定的调节范围内时，充放电装置输出电压与设定值的相对静态误差应不大于1；在设定的输出直流电流大于等于30A时，充放电装置输出电流与设定值的相对静态误差应不大于1；在设定的输出直流电流小于30A时，充放电装置输出电流与设定值的相对静态误差应不大于0.3A。7.11 交流输出要求在7.3规定的交流电源波动范围及供电蓄电池电压限值允许范围内，当所设定的输出交流电流为额定电流的20%100%时，充放电装置输出的交流电流与设定值的相对静态误差应不大于2。7.12 充放电效率对于功率大于3kW的充放电装置，当充放电装置输出功率大于额定输出功率的50%时，效率应大于等于90%；对于功率小于等于3kW的充放电装置，当输出功率大于额定输出功率的50%时，效率应大于等于80%。7.13 低压辅助电源要求充放电装置应为电动汽车提供低压辅助电源，用于在充放电过程中为电动汽车蓄电池管理系统供电。低压辅助电源输出的纹波系数应小于等于1%。7.14 可靠性指标平均故障间隔时间（MTBF）应大于等于3000h（置信度为85%）。7.15 其他要求7.15.1 机械强度充放电装置应能承受GB/T 18487.3-2001中11.2条规定的机械环境测试。7.15.2 噪声在额定负载和周围环境噪声不大于40dB的条件下，距充放电装置水平位置1m处，测得的噪声最大值应不大于60dB(A)。8 电网接入要求8.1 闪变充放电装置运行造成的电压闪变不应超出GB 17625.2（小于16A的系统）或GB/Z 17625.3（16A及以