周潔

(江蘇潤(rùn)邦智能車庫股份有限公司，江蘇 南京 211803)

0 引言

由于電動(dòng)汽車在緩解社會(huì)對(duì)石油等化石能源的過分依賴，減輕和避免交通工具對(duì)環(huán)境所造成的污染及促進(jìn)人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展等方面有著重要的作用和積極的意義。因此，世界上許多國家都對(duì)電動(dòng)汽車的研發(fā)和生產(chǎn)予以越來越多的重視和投入。近年來，隨著國家政策的大力推動(dòng)，新能源汽車不再僅以營(yíng)運(yùn)車輛的形式出現(xiàn)在大眾視野，也以私家車的形態(tài)走進(jìn)千家萬戶。根據(jù)公安部數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2020年6月，新能源汽車保有量已達(dá)417萬輛，與上年年底相比增加了36萬輛，增長(zhǎng)9.45%[1]。

國辦發(fā)〔2015〕73號(hào)《關(guān)于加快電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見》提出：大力推進(jìn)充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，有利于解決電動(dòng)汽車充電難題，是發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)的重要保障，對(duì)于打造大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新和增加公共產(chǎn)品、公共服務(wù)“雙引擎”，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)增長(zhǎng)、調(diào)結(jié)構(gòu)、惠民生具有重要意義。原則上，新建住宅配建停車位應(yīng)100%建設(shè)充電設(shè)施或預(yù)留建設(shè)安裝條件，大型公共建筑物配建停車場(chǎng)、社會(huì)公共停車場(chǎng)建設(shè)充電設(shè)施或預(yù)留建設(shè)安裝條件的車位比例不低于10%，每2 000輛電動(dòng)汽車至少配套建設(shè)一座公共充電站。鼓勵(lì)建設(shè)占地少、成本低、見效快的機(jī)械式與立體式停車充電一體化設(shè)施。

當(dāng)前電動(dòng)汽車充電樁市場(chǎng)熱衷于不斷縮減汽車充電時(shí)間，提高充電效率，因此多用直流充電樁進(jìn)行電動(dòng)汽車充電。但直流充電樁高電壓、大電流，不僅會(huì)損耗汽車電池壽命，也更容易出現(xiàn)短路、過熱燃燒的情況。而除了出租車以外，一天內(nèi)汽車處于行駛狀態(tài)的時(shí)間不到10%，有90%以上的時(shí)間處于停泊狀態(tài)中[2]。利用車輛長(zhǎng)時(shí)間停泊的狀態(tài)來采用交流慢充是解決直流充弊端的一種方法，更容易滿足市場(chǎng)需要。機(jī)械式停車設(shè)備又是解決城市停車難的有效手段。因此，機(jī)械式停車設(shè)備具備充電功能的產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生，并且是國家政策鼓勵(lì)的。

實(shí)現(xiàn)充電功能的機(jī)械式停車設(shè)備類別分為升降橫移、簡(jiǎn)易升降、平面移動(dòng)、垂直升降、巷道堆垛、垂直循環(huán)、水平循環(huán)、多層循環(huán)8大類。許多停車設(shè)備、充電樁產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家都在研究停車設(shè)備充電功能的實(shí)現(xiàn)，其研究的方法，針對(duì)的設(shè)備類別各有不同，本文結(jié)合機(jī)械式停車設(shè)備的類別，介紹了電動(dòng)汽車的幾種充電形式取電功能的實(shí)現(xiàn)。依據(jù)不同機(jī)械式停車設(shè)備特點(diǎn)，推薦了不同形式對(duì)電動(dòng)汽車充電的方法，并就帶充電功能的機(jī)械式停車設(shè)備存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析。

1 機(jī)械立體車庫充電功能的實(shí)現(xiàn)

由機(jī)械式停車設(shè)備建成的停車庫俗稱機(jī)械立體車庫。目前，常見機(jī)械立體車庫分為：1)升降橫移類，利用存車板的升降或橫向平移存取停放車輛；2)簡(jiǎn)易升降類，用設(shè)備的升降或仰俯機(jī)構(gòu)使車輛存入或取出；3)垂直升降類，用提升機(jī)將車輛升降到指定層，并用存取機(jī)構(gòu)存取車輛；4)平面移動(dòng)類，在同一層上用搬運(yùn)臺(tái)車或起重機(jī)平面移動(dòng)車輛，或使存車板平面橫移實(shí)現(xiàn)存取停放車輛；5)巷道堆垛類，用巷道堆垛起重機(jī)或橋式起重機(jī)，將進(jìn)到搬運(yùn)器上的車輛水平且垂直移動(dòng)到存車位，并用存取機(jī)構(gòu)存取車輛；6)垂直循環(huán)類，用一個(gè)垂直循環(huán)運(yùn)動(dòng)的車位系統(tǒng)存取停放車輛；7)水平循環(huán)類，用一個(gè)水平循環(huán)運(yùn)動(dòng)的車位系統(tǒng)存取停放車輛；8)多層循環(huán)類，作循環(huán)運(yùn)動(dòng)的車位系統(tǒng)存取停放車輛[3]。

機(jī)械式與立體式停車充電一體化設(shè)施就是機(jī)械式停車設(shè)備與充電設(shè)備的有機(jī)結(jié)合，因?yàn)椴煌悇e的機(jī)械立體車庫，其結(jié)構(gòu)型式各不相同。充電接口的連接方式、預(yù)留充電電量是充電機(jī)械立體車庫設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)著重考慮的兩方面。目前絕大多數(shù)機(jī)械式停車設(shè)備生產(chǎn)廠家給出的充電機(jī)械立體車庫解決方案是采用載車板搬運(yùn)電動(dòng)汽車的方式。充電功能的實(shí)現(xiàn)有以下幾種。

1.1 充電樁充電

充電連接裝置是電動(dòng)汽車充電時(shí)連接電動(dòng)汽車和電動(dòng)汽車的組件。除電纜外，還可能包括供電接口、車輛接口、纜上控制保護(hù)裝置和帽蓋等部件。充電連接裝置示意圖見圖1[4]。充電樁充電是傳導(dǎo)充電用的連接裝置通過標(biāo)準(zhǔn)充電接口與電動(dòng)汽車采用圖2所示(電纜組件是充電設(shè)備的一部分)的連接方式C[5]連接直接進(jìn)行充電的一種方式。電動(dòng)汽車駛?cè)氲綑C(jī)械立體車庫的載車板上，由設(shè)備運(yùn)行機(jī)構(gòu)把電動(dòng)汽車運(yùn)送到指定的帶有充電裝置的停車位，如果電動(dòng)汽車需要充電，存車人操作充電連接裝置與電動(dòng)汽車充電接口對(duì)接后，電源接頭自動(dòng)對(duì)電動(dòng)汽車充電。這種充電形式因?yàn)殡娎|長(zhǎng)度的限制，一般多用于對(duì)停放在機(jī)械立體車庫地面層或二層的電動(dòng)汽車充電。因此這種充電形式多用于升降橫移類機(jī)械立體車庫的一、二層停車位、簡(jiǎn)易升降類機(jī)械立體車庫的一、二層停車位及平面移動(dòng)、垂直升降、巷道堆垛類機(jī)械立體車庫的一層停車位。

圖1 電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置示意圖

圖2 連接方式C

1.2 對(duì)接件充電

由于充電連接裝置受電纜線長(zhǎng)度的制約，對(duì)于高層的機(jī)械立體車庫不能直接用充電樁對(duì)停放在載車板上的電動(dòng)汽車充電。要解決高層機(jī)械立體車庫停放電動(dòng)汽車充電，一是如何取電問題，二是取電后如何把電能輸送到電動(dòng)汽車上。研究發(fā)現(xiàn)，取電可以采用類似插頭、插座的方法，并且把載車板作為載體，通過電纜線把電源傳輸?shù)捷d車板上。這樣在車輛駛?cè)肓Ⅲw車庫時(shí)，可以通過人工把充電連接裝置連接上，從而解決高層機(jī)械立體車庫停放電動(dòng)汽車充電問題。

由于機(jī)械式停車設(shè)備機(jī)構(gòu)運(yùn)行的精度限制，即使符合國家標(biāo)準(zhǔn)的車輛插座、供電插頭也不能作為立體車庫取電組合，必須設(shè)計(jì)滿足機(jī)械式停車設(shè)備機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)精度的對(duì)接件。對(duì)接件由插頭組件和插座組件組成。通過插頭組件和插座組件耦合連接方式進(jìn)行電力傳輸。插頭組件固定在載車板上，并可跟隨載車板移動(dòng)，插座組件固定在設(shè)備停車位處的鋼結(jié)構(gòu)件上。載車板一端再安裝一個(gè)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的供電插座，并通過電纜與插頭主件連接(圖3) 。機(jī)械式停車設(shè)備機(jī)構(gòu)把載車板移送到停車位時(shí)，載車板上的插頭組件和插座組件耦合連接，為載車板上的供電插座提供電源。

1—插座組件；2—插頭組件；3—載車板；4—供電插座；5—電纜。圖3 對(duì)接件安裝示意圖

使用方法：需要充電的電動(dòng)汽車駛?cè)氤潆婋妱?dòng)汽車載車板上，存車人把電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置上的車輛插頭插入充電汽車上車輛插座，供電插頭插入載車板上的供電插座。人員離開，機(jī)械式停車設(shè)備開始運(yùn)行。載有充電電動(dòng)汽車的載車板通過機(jī)械式停車設(shè)備機(jī)構(gòu)移動(dòng)到指定充電停車位，這時(shí)固定在載車板上取電插座組件與固定在鋼結(jié)構(gòu)上的送電插頭組件對(duì)接耦合，外部電源通過插座組件傳遞到固定在載車板上的插頭組件，再通過電纜把電能傳輸?shù)焦潭ㄔ谳d車板上的供電插座上，通過充電連接裝置實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車在機(jī)械車庫載車板上充電。這種形式的充電主要適用于高層的機(jī)械立體車庫。

1.3 滑觸取電充電

對(duì)接件充電采用的是插頭、插座耦合，在結(jié)構(gòu)上存在載車板不能貫穿移動(dòng)，也就是載車板插頭組件和插座組件耦合連接后載車板必須停止移動(dòng)。對(duì)于需要貫穿移動(dòng)的，或載車板到位后還應(yīng)該允許有移動(dòng)的機(jī)械式停車設(shè)備，對(duì)接件充電就不適用了?；|線送電就可以解決這個(gè)問題。

滑觸線和電刷滑動(dòng)接觸完成取電，電刷固定在載車板上并跟隨載車板移動(dòng)，滑觸線固定在設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)件上，電刷與滑觸線以接觸方式進(jìn)行電力傳輸。載車板一端安裝一個(gè)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的供電插座，并通過電纜與插頭主件連接(圖4)。機(jī)械式停車設(shè)備機(jī)構(gòu)把載車板移送到停車位時(shí)，載車板上的電刷與滑觸線滑動(dòng)連接，為載車板上的供電插座提供電源。

1—載車板；2—供電插座；3—電纜；4—滑觸線；5—電刷。圖4 滑觸線安裝示意圖

當(dāng)充電電動(dòng)汽車駛?cè)氤潆婋妱?dòng)汽車載車板上，存車人把電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置上的車輛插頭插入充電汽車上的車輛插座，供電插頭插入載車板上的供電插座。人員離開，機(jī)械式停車設(shè)備運(yùn)行。載有充電電動(dòng)汽車的載車板通過機(jī)械式停車設(shè)備機(jī)構(gòu)運(yùn)行到指定充電停車位，這時(shí)固定在載車板上電刷與固定在鋼結(jié)構(gòu)上的集電環(huán)滑動(dòng)對(duì)接。外部電源通過安裝在鋼結(jié)構(gòu)上的集電環(huán)傳遞到固定在載車板上的電刷，再通過送電電纜把電能傳輸?shù)焦潭ㄔ谳d車板上的供電插座，通過充電連接裝置實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車在機(jī)械車庫載車板上充電。這種形式的充電適用于各類機(jī)械車庫。

1.4 無線充電

無線充電是將電能轉(zhuǎn)換為電磁波、電磁感應(yīng)或電磁共振的形態(tài)，通過非物理接觸無線形式傳遞電能，代替現(xiàn)有通過直接接觸的導(dǎo)體來傳遞電能的技術(shù)。實(shí)際使用過程中，將一個(gè)受電線圈裝置安裝在汽車的底盤上，將另一個(gè)供電線圈裝置安裝在機(jī)械式停車設(shè)備停車位上，當(dāng)充電電動(dòng)汽車駛?cè)胪＼囋O(shè)備，通過機(jī)械式停車設(shè)備機(jī)構(gòu)輸送到充電停車位供電線圈裝置上，通過車輛外部供電線圈與車輛內(nèi)部受電線圈組成非接觸變壓器，實(shí)現(xiàn)電能傳輸，對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行充電。這種形式的充電，電動(dòng)汽車應(yīng)支持無線充電。

2 充電機(jī)械車庫存在的風(fēng)險(xiǎn)

機(jī)械車庫、充電樁標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范的滯后，生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)力量、生產(chǎn)管理水平不同，使得機(jī)械車庫加裝充電設(shè)施存在一些潛在風(fēng)險(xiǎn)。

2.1 安全技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)不完善存在的風(fēng)險(xiǎn)

機(jī)械式停車設(shè)備配備充電功能缺少相應(yīng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和安全要求規(guī)定。GB/T 20234.1—2015 《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置 第1部分：通用要求》定義的充電連接裝置通常都為靜態(tài)使用，即充電樁和被充電的電動(dòng)汽車都是靜止不動(dòng)，充電連接裝置也是靜態(tài)連接靜止的充電樁和靜載的被充電的電動(dòng)汽車，而在升降橫移類機(jī)械車庫配備充電功能使用時(shí)，電動(dòng)汽車停放在機(jī)械車庫中載車板上，而載車板是需要運(yùn)動(dòng)的。這樣連接靜止的充電樁和停放在載車板的電動(dòng)汽車充電連接裝置也會(huì)運(yùn)動(dòng)。載車板的運(yùn)動(dòng)、停止會(huì)使充電連接裝置產(chǎn)生振動(dòng)，在這樣的使用環(huán)境下，充電連接裝置的連接可靠性會(huì)降低，可能出現(xiàn)接口松動(dòng)，從而產(chǎn)生接觸不良，使充電設(shè)施過熱燃燒從而引發(fā)車庫起火?；|線充電的滑觸線和電刷滑動(dòng)，對(duì)接件充電的插頭組件和插座組件，都不符合GB/T 20234.1—2015 《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置 第1部分：通用要求》、GB/T 20234.2—2015 《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置 第2部分：交流充電接口》、GB/T 20234.3—2015《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置 第3部分：直流充電接口》的相關(guān)要求。目前沒有國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其安全性能只能由生產(chǎn)廠家控制。因?yàn)樯a(chǎn)廠家的制造質(zhì)量參差不齊，可能會(huì)出現(xiàn)因質(zhì)量問題導(dǎo)致充電設(shè)備意外漏電，從而使與充電設(shè)備連接的機(jī)械車庫帶電，造成機(jī)械車庫無法正常使用。無線充電會(huì)產(chǎn)生電磁波，其產(chǎn)生的電磁干擾會(huì)導(dǎo)致不安全的運(yùn)行和危險(xiǎn)以及設(shè)備功能的減弱和喪失。

2.2 設(shè)計(jì)、制造環(huán)節(jié)存在的風(fēng)險(xiǎn)

機(jī)械式停車設(shè)備屬于特種設(shè)備，必須有制造許可才能生產(chǎn)。設(shè)計(jì)機(jī)械式停車設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)是把控機(jī)械式停車設(shè)備安全性能，對(duì)充電設(shè)施沒有具體要求，而且機(jī)械車庫生產(chǎn)廠家基本都不具備設(shè)計(jì)、制造充電設(shè)備的能力。如果機(jī)械車庫配備充電功能，就需要機(jī)械車庫制造廠家與充電設(shè)備生產(chǎn)廠家合作。特種設(shè)備需要通過特種設(shè)備檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)按照TSG-Q7015—2016《起重機(jī)械定期檢驗(yàn)規(guī)則》安全技術(shù)規(guī)范的檢驗(yàn)要求檢驗(yàn)合格后才能使用，對(duì)于帶有充電功能的機(jī)械車庫，安全技術(shù)規(guī)范里面沒有明確的要求，存在特檢部門無法驗(yàn)收的風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 安裝、調(diào)試過程存在的風(fēng)險(xiǎn)

機(jī)械式停車設(shè)備安裝必須由生產(chǎn)廠家或具備安裝資質(zhì)的單位負(fù)責(zé)。對(duì)于配備充電功能的機(jī)械車庫，充電設(shè)備的安裝和調(diào)試一般都由充電設(shè)備生產(chǎn)廠家負(fù)責(zé)，這就存在充電設(shè)備生產(chǎn)廠家在機(jī)械車庫內(nèi)安裝充電設(shè)備，是不具備機(jī)械車庫安裝資質(zhì)的問題。如果認(rèn)定帶充電功能的機(jī)械車庫其本質(zhì)就是機(jī)械車庫，由于充電設(shè)備的生產(chǎn)單位沒有機(jī)械車庫的安裝資質(zhì)，就不能實(shí)施充電設(shè)備的安裝和調(diào)試。

2.4 檢查與維護(hù)的風(fēng)險(xiǎn)

GB/T31052.11—2015《起重機(jī)械 檢查與維護(hù)規(guī)程 第11部分：機(jī)械式停車設(shè)備》規(guī)定了機(jī)械車庫中機(jī)械式停車設(shè)備在使用過程中應(yīng)進(jìn)行的檢查與維護(hù)的基本要求，并對(duì)機(jī)械式停車設(shè)備日常檢查和定期檢查項(xiàng)目、方法、內(nèi)容提出了要求。但是國家標(biāo)準(zhǔn)中所提出的機(jī)械式停車設(shè)備日常檢查和定期檢查項(xiàng)目、方法、內(nèi)容都是針對(duì)機(jī)械式停車設(shè)備零部件和電控系統(tǒng)的。而充電設(shè)備怎么進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，需不需要日常檢查和定期檢查還沒有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。因此，使用過程中極有可能出現(xiàn)檢查與維護(hù)不到位導(dǎo)致車庫充電設(shè)備出現(xiàn)問題。

3 結(jié)語

電動(dòng)汽車是發(fā)展趨勢(shì)，機(jī)械式停車設(shè)備的市場(chǎng)需求很大，這兩方面因素必然帶來充電式機(jī)械式停車設(shè)備市場(chǎng)的擴(kuò)大，可以看好充電式機(jī)械式停車設(shè)備的市場(chǎng)前景。但是在實(shí)際項(xiàng)目落地過程中，一般都是在平面車位上設(shè)置充電樁，這是充電式機(jī)械式停車設(shè)備的驗(yàn)收和檢驗(yàn)還缺乏相應(yīng)的規(guī)范導(dǎo)致這一現(xiàn)象的直接原因。

機(jī)械式停車設(shè)備屬于起重機(jī)械，也是特種設(shè)備，由國家市場(chǎng)監(jiān)督管理局特種設(shè)備安全監(jiān)察局管理，需要特檢驗(yàn)收。電動(dòng)汽車充電為國家發(fā)改委牽頭多部門管理，不存在專項(xiàng)驗(yàn)收問題。兩種設(shè)備在技術(shù)規(guī)范上沒有交集。往往客戶要求機(jī)械式停車設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)充電功能，設(shè)備驗(yàn)收時(shí)又要求把充電設(shè)施撤掉才能驗(yàn)收，這讓機(jī)械式停車設(shè)備廠家無所適從。

目前市場(chǎng)上基本上都是充電樁充電的機(jī)械式停車設(shè)備，其他形式的取電器結(jié)構(gòu)由于沒有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，在使用中會(huì)受到一定的限制。電動(dòng)汽車發(fā)生過多起自燃事故，確實(shí)存在安全隱患，現(xiàn)階段推薦將充電樁設(shè)置在平面車位，既可以滿足規(guī)劃需求，相對(duì)來說安全風(fēng)險(xiǎn)小一些。

盡管充電式機(jī)械式停車設(shè)備處于初期階段，存在不確定的安全風(fēng)險(xiǎn)，但隨著技術(shù)的進(jìn)步，國家的重視，標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范落后的跟進(jìn)，機(jī)械立體車庫充電系統(tǒng)的應(yīng)用會(huì)更加規(guī)范，更加安全。