新格局：电动汽车充电站

作者：Ward Arms - EFI Global 法证电气工程师和 Wes Hansen - EFI Global 法证电气工程师

电动汽车（EV）是一种相对较新的大规模生产的交通工具。使用电力驱动自己意味着一种新的基础设施正在逐步到位，而这种基础设施很少有人熟悉。除了充电站的整体可靠性外，探索充电技术的相关因素也很重要，包括充电水平、持续时间和使用成本。要实现电动汽车的大规模普及，就必须在全国范围内建立公共充电基础设施，并制定适当的安装、运行、维护和安全标准。随着这些基础设施的建立，以及公共使用和安全标准的制定，将会产生相应的财产损失，最好现在就开始做好准备。

充电技术千差万别

在研究充电技术时，并非所有技术都是一样的。级别最低、速度最慢的充电方法是随车出售的便携式充电器。它主要用于住宅环境，可插入标准的 120V 插座。虽然它为电动汽车充电的速度相对较慢（每小时 3.5 至 6.5 英里），但它使用的功率输出较低（1 千瓦），因此电费较低。假设一个月通常行驶 1200 英里，电费为每千瓦 15 美分，那么电动汽车每月的充电费用为 52 美元。

如果电动汽车车主对更快的充电速度感兴趣，他们可能会选择2 级充电器--这种充电器可以购买并专业地安装在车库中，也可以在公共场所有偿使用。2 级充电器可以将充电速度提高 3 到 7 倍，将总充电时间从 30 多个小时缩短到 10 个小时左右。使用公共2 级 充电器的每小时费用从 1 美元到 5 美元不等。

最后，直流快速充电（DCFC）充电器，也称为快速充电站，比前两种充电器的功率大得多。一些1 级充电器的充电速度为每小时 3.5 英里，而直流快速充电站可以在一分钟内完成充电（甚至可以达到 20 英里）。从逻辑上讲，这些充电器的输出功率更高（50-300 千瓦），使用成本也更高（每小时 10 至 30 美元）。

缺乏国家标准和可靠性问题

电动汽车充电站的安装、运行或维护尚无国家标准。直到今年早些时候，美国政府才首次公开提出这一需求。今年 6 月，白宫宣布了一项为 "有史以来第一个由 50 万个电动汽车充电器组成的全国网络 "制定新标准的计划，并补充说："如果没有强有力的标准，充电器的可靠性就会降低，可能无法适用于所有汽车，也缺乏通用的支付方法。在迄今为止稀少的公共充电基础设施中，能源和交通联合办公室描述了一种几乎没有一致性的情况，指出"......电动汽车充电站在关键部件上存在巨大差异，如操作方法、支付方式、站点组织、充电价格显示、充电器的速度和功率...."。

同样重要或更重要的是，必须制定安全标准。目前还没有要求充电器安装后必须遵守的安全法规，这就给财产和充电者带来了一系列风险。

即使公共充电站得到普及，充电站的整体可靠性问题也迫在眉睫。驾驶员经常会遇到充电站充电速度远远低于宣传速度的情况。充电站的设计理应能够承受恶劣的环境条件，但这一理论在全球电动汽车市场并不站得住脚，因为许多充电器在到达时就已损坏，或者插上电源后无法开始充电。

电动汽车充电基础设施和财产损失

在开发和实施完善的公共电动汽车充电基础设施的过程中，不可避免地会出现各种试验和错误，这将对财产损失行业产生重大影响。材料缺陷、安装不当、维护不足和环境条件等因素已经造成了许多财产损失。2019 年，一个充电装置出现故障，导致其铝制前面板在充电器与车辆断开连接时发生爆炸。2020 年，建在一家酒店旁边的一组超级充电器因安装在经常被洪水淹没的地区而遭受损失。2022 年，一个大型停车场发生火灾，据调查人员称，这很可能是其中一个快速充电站短路造成的。随着电动汽车在社会中越来越普及，充电器技术故障和财产损失也会越来越多。

电气故障随之而来，并不少见

让我们来看看变压器和其他户外电气系统常见故障的原因。首先，水--来自飓风、龙卷风或意外事故--会导致水的侵入，甚至更严重的浸入。根据水中污染物的不同，接触可能会导致瞬间短路，和/或损害电气绝缘和易受影响的金属。此外，松动/发光的连接也可能引发火灾。根据美国国家防火协会的说法，发光连接发生在 "电路连接不良（如端子上的螺丝松动）时，电阻增加会导致接触处发热增加，从而促进氧化物的形成......氧化物界面上会出现一个发热点，然后变得足够热而发光"。"当可燃物质离热点足够近时，它们就会被点燃。2022 年 6 月，数字自动化和能源管理公司施耐德电气（Schneider Electric）召回了 140 万块配电板，原因是这些配电板存在热灼伤和起火危险，所有这些配电板都涉及负载中心中性螺丝连接松动。

造成电气系统设备故障的其他根本原因包括由于摩擦、撕裂或过大的电应力而导致绝缘材料破裂，以及由于对电涌保护不足或材料缺陷等原因而导致变压器故障。最后，还可能存在工程设计缺陷，即在典型使用情况下，产品出现系统故障，在使用产品的预期功能时对用户或财产造成伤害。

保持领先地位

电动汽车和充电站将逐渐成为现代生活的一部分。至关重要的是，我们不仅要熟悉电动汽车技术，还要为新技术环境对财产损失的影响做好准备。有了这些知识和准备，我们的目标就是在时机成熟时做好准备，而不是措手不及--不是奋力追赶，而是迅速适应以满足客户的需求。

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