電気自動車の充電ステーションの設計にはどのような側面が含まれますか

最前線のデザイナーとして、日々EV充電スタンドの設計に携わっています。世界的な気候変動の悪化と中国の急速な経済成長の中、電動自転車や電気自動車などのグリーンモビリティが急増していますが、充電に関する問題が焦点となっています。「バイパスワイヤ」による危険な充電方法が専門的な充電スタンドへの大きな需要を生んでいます。CNPC第一建設住宅用充電スタンドの改修プロジェクトに参加した経験を共有します。

I. 業界背景
(1) 電気自動車：技術革新による進化

今日のEVは、電動自転車や三輪車から電気自動車まで、すべてAC充電スタンドを使用しています。バッテリー技術の進歩により、開発を通じてエネルギー密度が向上し、リチウムイオン・固体電池、高速充電技術などが進化しました。また、スマートドライビングや車両ネットワーク技術（自動運転、クルーズコントロール、遠隔監視など）によって、EVは大きく変革されています。

(2) 充電スタンド：急成長する市場

中国の充電スタンド市場は、AC/DCに分かれていますが、ACが一般的です。2024年7月時点で1080万4000台に達しています。大規模駐車場や交通機関向けに集中配置されるか、小規模駐車場やコミュニティ向けに分散配置されます。私は低出力の分散型ACスタンドに焦点を当てており、これは車載充電器に電力を供給します（DCに変換）。

II. 充電スタンドの設計：基準からカスタム構築まで
(1) 一般要件：安全性、機能性、設置

レイアウトには、電力、火災、洪水のインフラを考慮する必要があります。電源にアクセスしやすく、危険から離れた、塵や腐食が少ない場所（必要に応じて下風側）に設置します。振動を避け、交通アクセスを確保し、メンテナンスのために建物から40cm以上の安全距離を保ちます。

機能的には、インターフェースは統一された規格に従って汎用性を持たせます。複数の電力オプション、効率的な変換、ノイズ対策、遠隔監視、故障診断（アラーム/情報アップロード）、多様な支払い方法（WeChat/Alipay/カード）が必要です。

設置：屋外設置の床置き型スタンドは、シェッドがない場合、0.2mの高さの基礎（スタンドよりも0.05m以上大きい）が必要です。壁掛け型スタンドは垂直に壁に取り付けられ、操作可能な高さで、シェッドの有無に関わらず使用できます。

(2) 電動自転車用スタンド：CNPC第一建設プロジェクト

改修前は、「飛行導線」による充電が危険でした。私たちは電動自転車用のスタンドを設計し、単位入口（中油花園のようなシェッドなしのコミュニティ）またはシェッド内（例：中油華苑）に追加しました。

• 配電：回路は6〜8つのスタンドを供給し、WDZ-BYJ (F) - 0.8/1KV - 3×6 mm²の配線（鋼管で保護され、分配盤に接続され、上位の待機回路に接続）を使用します。TN-S接地方式：床置き型スタンドは主電源に接続され、壁掛け型スタンド（およびシェッド）は40×4の亜鉛メッキ平鋼で接地します。各スタンドは最大1200Wの電動自転車に対応し、シェッド内では単相ソケットを使用します。ケーブル（0.6/1kV銅心）と配線（ハロゲンフリー、難燃性）は室内ではPVCトレイ/パイプを使用し、屋外では直接埋設（建物入り口では亜鉛メッキ鋼管を使用し、防水処理）。床置き型スタンドは単位入口の開放スペースに設置され、壁掛け型スタンドは単位壁に設置されます（高さ0.7〜1.1m、コミュニティごとに均一、間隔1.2〜1.5m）。

• 選択：各ソケットには220V/10A/50Hz、精度2.0%の静電エネルギーメーター（2期間分のデータを保存、データ消失/不正防止）があります。スタンドは充電開始/終了時刻、充電前後の電力量（充電後リセット）を記録し、カード/QRコードでの支払いとIP54+保護（過負荷/短絡/漏電保護）を備えています。

(3) 電気自動車用スタンド：駐車場改修

分散型ACスタンドを追加（1台あたり1つ）して管理を容易にし、便利な位置に設置します。

• 配電：6.8kW/220Vスタンドにはブレーカー（短絡/残留電流保護、共有ブレーカーなし）を使用します。高品質のケーブル/配線は電圧適合を確保します。完全な接地システム（等電位配線付き）は安全性を確保します。

• インターフェース：規格準拠、防塵/防水、全てのEVに対応。

• 制御回路：精密な電流/電圧制御（損傷防止、スマートモード切替、過充電/短絡保護）。

• 計量/課金：正確な計量、柔軟な課金（ニーズ/時間に応じて調整）、ユーザー/運営者向けのデータ管理。

III. 負荷計算：計画に不可欠

分散型ACスタンドの場合、スタンドの仕様を決定し、式(1)/(2)を使用して計算し、表1の需要係数を使用します。これにより合理的な電力配分設計が可能になります。

式(1)と(2)において、S_jsは充電設備の計算容量（kVA）を表します；P₁、P₂、P₃は各種充電設備の定格総電力を表します（kW）。一般的に、単相AC充電スタンド、三相AC充電スタンド、車外充電器などに応じて負荷グループ化と分類を行います。P₁、P₂、P₃は各種充電設備の動作効率を表し、通常0.95とします。cosφ₁、cosφ₂、cosφ₂は各種充電設備の力率を表し、通常0.9以上です。Ktは同時係数であり、通常0.8〜0.9とします。Kは需要係数であり、表1に示します。

結論

環境意識の高まりとEV技術の進歩により、航続距離が長く、コストが低く、コストパフォーマンスが高いEVが多くの家庭に普及します。充電スタンドは重要なEVインフラであり、その採用が増加しています。政府と企業の協力により、公共・民間駐車場、ガレージ、コミュニティ、駅などでの大規模な充電スタンド建設は不可避です。したがって、充電スタンドの標準化された設計、使用、科学的な管理は重要です。本稿では、実際のプロジェクトを用いて、非自動車および自動車用充電スタンドの電気設計をまとめ、将来の同種プロジェクトの参考となるよう提供します。