
电动汽车充电桩强检中发现的问题分析
王昌勇1 韩圆勋2 王黎寅1 金晓华1 李晓宇1 陈敏鹏1
(1.浙江科律检测技术有限公司;2.浙江省质量科学研究院)
0 引言
新能源汽车充电桩作为新能源汽车产业的重要支撑设施,其量值的准确与否,直接关系到消费者的切身利益。根据《市场监管总局关于调整实施强制管理的计量器具目录的公告》,电动汽车充电桩从2023年1月1日起实行强制检定。近期,某公司计量检定员在对杭州市范围内的新能源汽车充电桩进行强检时,发现了一系列问题,这些问题不仅暴露了当前充电桩计量准确与否和运营中存在的不足,也为今后的检定工作提供了参考。
1 外观及功能检查
1.1 充电桩命名
充电桩的名称和型号没有统一命名规则,各充电桩生产企业研发技术和工艺不同,导致各充电桩的名称各不相同,充电桩型号命名更是五花八门。有些同一制造商的同一型号、相同输出范围、相同功率的充电桩,设备名称不同,有些充电桩的型号命名是以***加上充电桩额定功率或输出电压命名,但与充电桩上的铭牌标识额定功率或输出电压不一致。例如:S-DC600kW-500V与S-DC600kW-500V。
1.2 计量术语及计量单位符号的使用
计量术语错误,准确度等级与精确度等级、计量准确度是不同的定义不能混淆。计量单位不规范(如“200 ~ 750 V”“5 ~ 250 A”“380 V±15%”等)、计量单位符号错误(如功率单位“kw”“KW”,电能单位“KWh”,直流电“dc”和交流电“ac”小写字母单位符号等错误)。
1.3 充电桩铭牌缺少基本信息
根据JJG 1148—2022《电动汽车交流充电桩检定规程(试行)》、JJG 1149—2022《电动汽车非车载充电机检定规程(试行)》的要求,充电桩铭牌上应具备产品名称、型号、制造厂、产品标准、出厂编号、制造年份、电压电流范围、常数、准确度等级和计量单位等信息。按照JJG 1148—2022和JJG 1149—2022的要求,若无最小电流、准确度等级、计量单位等信息,充电桩屏幕显示或用户App端应显示有电能计量单位“kW·h”千瓦时,用“度”来表示电能量是错误的表述方式。
2 充电桩技术问题
2.1 充电桩标准
充电桩铭牌制造标准错误,乱套用标准。由于充电桩发展原因和市场多样性,不同品牌和型号的新能源汽车对充电接口、充电协议的要求不同,依照的标准不一样,给消费者充电带来直接的影响,同时反映出充电桩制造企业对标准的不熟悉。早期充电桩使用的标准电动汽车国家标准有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 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 27930—2015《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》。2024年4月1日开始实施新的GB/T 18487.1—2023《电动汽车传导充电系统 第1部分:通用要求》,JJG 1148—2022、JJG 1149—2022不能作为成品标准的依据。
2.2 直流充电桩最小电流
充电桩的最小输出电流达不到要求。例如,直流充电桩标识最小电流为0 A,因充电桩在电流输出为0 A时不产生电能,不在充电状态,无法进行计量检定,因此最小电流值不能为0 A。若充电桩铭牌标识最小电流 1 A或其他小于5 A电流时,按照JJG 1148—2022、JJG 1149—2022的要求,根据需要允许增加负载点试验,在检定过程中可以增加最小电流进行试验,以检测最小电流是否能正常工作,工作误差是否合格。
2.3 脉冲常数
充电机/桩应具有与所测量直流(或交流)电能相对应的脉冲输出,应与铭牌表示的常数一致。脉冲常数是充电机/桩应具有与所测量电能相对应的脉冲输出,如充电桩采用计量模块时,常数应是充电桩记录的电能与相应的测试输出数值间关系的数值。检定时,铭牌上标识的脉冲常数应与电能表上的脉冲常数,或计量模块电能与相应的测试输出数值间关系的数值一致,当无法确认计量模块电能与相应的测试输出数值间关系的数值时,提供电能表技术信息或文件证明常数。有些充电桩生产企业时,使用的电能表厂家不同、批次不同,电能表的脉冲常数也会不同,生产铭牌时制作了相同的脉冲常数值,安装时并未检查是否与所使用的电能表常数一一对应。运维人员对充电桩电能表进行维修更换,更换后的电能表常数与原电能表常数不一致,并未对充电桩铭牌标识脉冲常数进行更改,强检时充电桩铭牌不符合要求。
3 工作误差
3.1 充电桩线线损引起超差的原因
在电能传输过程中,线路本身电阻大造成的能量损失,累积的电能值少于标准器电能值,从而引起工作误差不合格,充电桩线路老化、潮湿或高温环境、线路故障的维修、接触松动或接触不良、施工方没有按规定要求施工或使用的材料质量等都会导致其电阻增加,从而增大线损,影响电能的计量准确。
3.2 电能表计量不准引起超差的原因
充电桩的电能表本身计量不准确[5]导致工作误差超差。市场上的直流电能表质量参差不齐,多数的直流电能表没有通过型式评价试验取得型式批准的电能表或没有取得检验检测机构资质认证(CMA),无法保证其电能计量性能准确性,尤其是在受到环境温度影响以及纹波、群脉冲、射频干扰的情况下,影响量试验和电磁兼容试验误差不合格。
3.3 后台篡改数据引起超差的原因
充电桩后台数据没有采取加密措施,后台操作人员可以篡改数据、修改参数,影响计量的工作误差,导致其计量不准确。例如,某些运营平台在后台数据处理时加上一些名义上的“线损”修正值,使其测量工作误差发生变化。有些充电站在同一个充电桩上可以使用多个第三方充电平台App端,有些是通过许可充电桩通信协议直接传输充电桩充电数据结算的充电电量,而有些是通过另一个平台传输数据,因采用不同的软件算法进行后台数据处理,或为某些利益,人为篡改数据,导致传输数据与原始数据不同,使其计量不准确工作误差超差。为确保充电桩后台数据的准确性,需要对上述可能发生的情况进行必要的加密钥授权保护,并加强对数据的监督。
3.4 累积电能不够引起超差的原因
在检定充电桩过程中,采用累积电能计量为0.500 kW·h时,两次测得误差相差很大,经常会出现一个负误差和一个正误差,或两次测量的工作误差的差值的绝对值大于2%。出现这种情况,通常是电能表常数为25 ipm/kW·h、50 ipm/kW·h等一些较小的脉冲常数。在试验过程中累积到0.500 kW·h时自动停止,最后一个脉冲波形没有完成结束,在累积电能的时候最后一个脉冲未计入,少计量一个脉冲,出现负误差,第2次充电时把上一次未计的脉冲累积在这次电能上,此时的误差是正误差或正好是完整脉冲数,导致测量工作误差一负一正或两次测量的工作误差的差值的绝对相差大。笔者认为,此时应增加累积电能值不小于1.000 kW·h的检测。
3.5 测量仪器的问题引起超差的原因
现场校验仪在检定时,应当设置合适的充电桩测量的电压电流量程。充电桩现场校验仪具有自动量程功能和手动量程功能,开机后会默认自动量程,早期充电桩的测量仪器技术还不够成熟,测量时如果是在自动量程,仪器来回自动调节匹配相应量程,易导致测量仪器计量不准,使得工作误差较大。标准器厂家应确保每个量程的技术指标都能达到准确度等级要求的最大允许误差要求,并确保累计电能测试时不会丢失数据。测量仪器其他参数设置应与充电桩的参数调试,充电桩测量仪器制造企业应对早期的充电桩现场校验仪进行技术维护,对新型超充桩进行技术更新,要及时对测量仪器使用人员进行操作培训,使用时检定员应熟悉并掌握测量仪器特性,做好测量仪器保养维护工作。
3.6 结算电量小数位数问题引起超差的原因
充电桩充电量或用户App端上充电电量是假三位数。依据JJG 1148—2022、JJG 1149—2022,充电能量要求显示有效位数为3位小数,有些充电桩电能表设计累计的充电电量只有两位小数,R485抄取的充电电量为两位小数,充电桩屏幕显示或用户App端充电量为两位小数,结算时有些是四舍五入有些只进不舍或只舍不进。如果是四舍五入两位有数字,第3位有效数的数值用“0”,由于第3位0小数位数引入的不确定度大,造成计量的工作误差不合格。充电桩电能测得值如下,该充电桩显示屏与用户App端显示结算电量不一致,用户App端结算假三位有效数字,只舍不进。累积电能结算电量的工作误差如表1所示。

只舍不进,跑0.05 kW·h时,因数据处理(舍去0.009 kW·h)引入的误差约为0.009/0.05 = 1.8%。
3.7 充电桩结算系统的问题引起超差的原因
充电结束后,充电桩屏幕显示结算电量与用户App端(包含第三方充电平台)结算的电量不一致,两个不同的值与测量仪器的标准值通过计算,发现用户App端的工作误差要大于充电桩屏幕显示结算的工作误差。充电桩的系统与用户App端的系统不兼容或读取电能表的电量方式不一致,有些充电桩是充电停止时结束读取电能表充电电量,此时电压电流下降的过程中还有电能并未累计到结束电量结算中,充电桩结束时应是读取充电结束后电压电流完全下降为0 A时的电能表充电电量,以此时的结算电量才是合理充电电量,此时的结算充电量计算工作误差合理。
3.8 通信问题引起超差的原因
充电桩的通信问题直接影响充电效率和结算电量准确性[6]。充电桩的通信方式主要有无线通信和有线通信。无线通信应考虑5G无线网络,保证充电桩网络通信效率,有些建设在商场地下二层的充电站,5G通信信号差,充电桩容易掉线断网,应采用有线通信,合理化网络结构,保持充电桩的通信稳定运行和数据传送畅通。充电桩网络通信差,不仅会使充电桩使用效率差,还会影响充电结算准确性。在网络信号差的充电桩,用户端结束充电时,充电桩未接收到命令或通信延迟,用户端APP结束的电量与实际结算电量有误差,使充电桩工作误差不合格。
4 充电桩安全与维护
4.1 充电桩安全
强检中发现,部分充电桩存在安全隐患,充电站运维人员应高度重视安全问题,防止充电安全事故的发生。运营人员增加巡场检查次数,对后台充电情况数据进行统计分析,能有效发现问题并及时到场维修,避免安全事故发生,提高充电桩使用率,提升用户使用体验,创造经济效益。
4.2 验收与检定
验收的标准不完善、不统一,有些验收机构仅对一些外观、绝缘电阻、急停保护、消防安全等项目进行现场检验,并未对充电结算、计量性能进行现场验收[7]就仓促投运,造成不合格充电桩流入市场使用,计量不准导致贸易结算不准确,损害运营单位或消费者的权益。运营商投运前应积极上报当地的计量行政部门备案登记,申请强制检定,确保充电桩计量准确可靠。行政部门应尽快实行充电桩型式评价,确保进入市场的充电设备计量性能合格、符合法定要求。
4.3 充电桩日常维护
充电站管理方应制定充电桩定期维护和保养计划,通过定期检查和维护[8],及时清洁设备充电进出风口灰尘和杂物,以防其受到污染而影响计量准确度和使用寿命,确保充电桩运行状态良好。此外,充电枪头未挂回枪座,随意丢放地上或摔枪等,易导致充电枪头破坏或有异物进入枪孔;电枪机械锁破损,枪头温度传感器损坏,充电时无法监测温度,容易引起火灾事故。消费者在充电中,可按下充电桩上的“急停”按钮中止充电或直接拔枪中止充电,“急停”按钮是在突发情况下紧急停止充电,如使用“急停”按钮停止充电,应恢复正常状态,将充电枪放回枪座上。运营商应通过宣传和教育活动提高公众意识,引导消费者正确使用,提升消费者体验;还应加强日常巡查,规范用户充电操作,对故障充电桩及时维修。消除防范不安全因素,实现有序充电策略[9]提高充电桩使用率,保持充电站环境整洁,延长充电桩使用寿命。
5 充电桩监管
5.1 合格的充电桩和封印监督管理
依据JJG 1148—2022、JJG 1149—2022,检定合格的充电桩张贴检定合格标记,杭州市的合格标记还赋予了二维码[10],消费者可通过手机扫描二维码查询该充电桩的详细信息,方便消费者和管理部门监督管理。充电桩多数装在露天室外的环境,长时间受到高温、暴晒、雨淋等恶劣环境因素影响,合格标记应满足防高温、防晒、防潮及牢固等要求,防止脱落、丢失、褪色、变形、破损,避免给用户和管理部门监督管理带来困难。
5.2 充电桩封印监管
检定合格的充电桩必须现场对其内部使用的电能表或计量模块位置加以封印,分离使用的分流器也需加以封印,要求具有计量性能在线监测条件或防作弊功能。由于2023年前建站安装的充电桩生产企业技术设计不同,使用电能表种类较多,有安装式电子式电能表、导轨式电能表、嵌入式数字表、计量模块等。封印应规范、牢固,现场检查时发现有些封印已经脱落,失去了防止作弊监督管理的功能。
杭州市对2023年后新增的直流充电机采用分流器与直流电能表一体化智能直流电能表,具有在线实时监测、防作弊电子封印功能。
5.3 不合格充电桩的监管
对检定不合格的充电桩发放检定结果通知书,并在后续注销原检定合格封印或检定合格标记。充电桩贴上计量检定不合格停用证,对充电枪头使用计量检定不合格暂停使用封条进行封停,不得上线运营,并通知运营单位整改。复检前需进行封条完整性确认或充电桩停用状态确认,必要时核查电量使用记录,若有违反,拍摄记录并上报市场监管部门。消费者如发现有张贴不合格停用证的充电桩仍在线运营或充电桩无检定合格标记,可向当地市场监管部门反映。
5.4 建立健全的监管体系
加强政府部门监管和抽查,对充电桩的计量准确、安全进行检查,加大充电桩抽查力度,开展定期和不定期抽查监督工作,对于不符合充电设施要求的,整改合格后方可使用。目前,杭州市已经形成了“远程在线监测大数据监控平台”+“可铅封、防作弊充电桩”+“线下虚负荷检定技术”三位一体的智慧监测新体系。杭州市作为电动汽车充电桩检定新模式试点(《关于浙江省市场监督管理局开展电动汽车充电桩检定新模式试点的批复》),为解决电动汽车充电桩检定效率、监管等问题,杭州市电动汽车充电桩检定新模式国家试点工作小组决定对杭州市存量社会公共用充电桩进行有关改造[11],政府管理部门拿出部分资金承担部分改造费用,激励运营商主动改造。对检定合格的充电桩运营商申请补贴,鼓励运营商申请强检。建立充电远程在线监测大数据监控平台,实时在线监测、收集运营数据,利用大数据分析充电设施的运行效率、故障率等。
6 结束语
随着充电桩技术的发展和变化,超快充800 V充电平台、无线充电和换电模式不断更新,设计、生产、安装,检验等标准不断完善。电动汽车充电桩作为新能源汽车产业的关键基础设施,通过深入分析汽车充电桩强检中发现的问题,本文提出了相应的分析和建议,旨在提升充电桩计量的准确性、安全性,为电动汽车充电设施的健康发展提供了有力支持。
自2023年11月1日起,《中国计量》杂志正式面向作者、专家、编辑三方开通中国计量投审稿系统。点击查看详细
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