电动汽车电池更换站设计规范.docx
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电动汽车电池更换站设计规范
电动汽车电池更换站设计规范
1.范围
本规范规定了电动汽车锂电池更换站的设计原则。
本规范适用于电动汽车锂电池更换站新建、扩建和改建工程的设计。
2.规范性引用文件
下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。
凡是注明日期的应用文件，其随后所有的修订单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注明日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。
GB/T2900.1电工术语基本术语
GB3096声环境质量标准
GB/T3730.1-2001汽车和挂车类型的术语和定义
GB4208外壳防护等级（IP代码）
GB5749生活应用水卫生标准
GB6067起重机械安全规程
GB/Tl2325-2003电能质量供电电压允许偏差
GB12348工业企业厂界环境噪声排放标准
GB/T14549-1993电能质量公用电网谐波
GB/T15945-1995电能质量电力系统频率允许偏差
GB/T18487.1-2001电动车辆传导充电系统一般要求
GB/T18487.3-2001电动车辆传导充电系统电动车辆交流/直流充电机（站）
GB/T18663.1－2008公制系列和英制系列的试验机柜、机架、插箱和机箱的气候、机械试验及安全要求
GB50011建筑抗震设计规范
GB50016建筑设计防火规范
GB50034建筑照明设计标准
GB50052供配电系统设计规范
GB5005310kV及以下变电站设计规范
GB50054低压配电设计规范
GB50057建筑物防雷设计规范
GB50058爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范
GB5005935～110kV变电所设计规范
GB500603?
110kV高压配电装置设计规范
GB50116火灾自动报警系统设计规范
GB50140建筑灭火器配置设计规范
GB50150电气装置安装工程电气设备交接试验标准
GB50191构筑物抗震设计规范
GB50217电力工程电缆设计规范
GB50229火力发电厂与变电站设计防火规范
GB50260电力设施抗震设计规范
GBZ1工业企业设计卫生标准
GBJ19采暖通风与空气调节设计规范
GBJ140建筑灭火器配置设计规范
DL408安全工作规程（发电厂和变电所电气部分）
DL/T620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合
DL/T621-2007交流电气装置的接地
DL/T782-2001110kV及以上送变电工程启动及竣工验收规程
DL/T995-2006继电保护和电网安全自动装置检验规程
DL5000火力发电厂设计技术规定
DL5027电力设备典型消防规程
DL/T5149-2001220kV～550kV变电所计算机监控系统设计技术规程
DL/T5056-2007变电所总布置设计技术规程
DL/T5390-2007火力发电厂和变电站照明设计技术规定
QC/T413-2002汽车电气设备基本技术条件
SDJ5-85高压配电装置设计技术规程
Q/GDW214-2008变电站计算机监控系统现场验收管理规程
Q/GDW233-2009电动汽车非车载充电机通用技术要求
Q/GDW234-2009电动汽车非车载充电机电气接口规范
Q/GDW235-2009电动汽车非车载充电机通信协议
Q/GDW238-2009电动汽车充电站供电系统规范
电动汽车充电设施建设技术导则
电动汽车电池更换站技术导则
3.总则
3.0.1电池更换站的设计应遵循“统一标准、统一规范、统一标识、优化分布、安全可靠、适度超前”的原则。
3.0.2电池更换站的设计应结合地区特点，综合考虑商用车、乘用车等服务对象，提高资源利用效率，充分保障电动汽车的能源供给。
3.0.3在电池更换站的设计中，必须遵守国家有关法规的规定，特别要采取切实有效的环境保护和水土保持的防治措施。
环境保护和水土保持的工程设施必须和主体工程同时设计、同时施工、同时投产。
3.0.4电池更换站的设计除应执行本规程的规定外，尚应符合现行的有关国家标准和电力行业标准。
4.术语和定义
4.0.1GB/T18487.1-2001中确立的以及下列术语和定义适用于本规范。
4.0.2电池更换站Battery-SwapStation
指采用电池更换方式为电动汽车提供电能供给的场所。
4.0.3电池箱BatteryPack
指由若干单体电池、箱体、电池管理系统及相关安装结构件（设备）等组成的成组电池。
BatteryGroup
指由若干电池箱串、并联组成的用来为电动汽车提供动力的电池箱组合。
4.0.5充电架ChargingRack
指用于集中承载电池箱的设备，充电机通过该设备对电池箱充电。
4.0.6电池箱联接器BatteryPackConnector
指采用插拔方式完成电池箱与电动汽车及充电架之间传导式连接的专用电联接器。
4.0.7充电机直流标称电压ChargerDirectNominalVoltage
指充电机输出的最高直流电压
4.0.8纹波系数RippleFactor
脉动直流电量的峰值与谷值之差（或称峰-峰值），与直流电量平均值之比。
4.0.9充电柜ChargerCabinet
安装一台或多台充电机的机柜。
5.站址选择
5.0.1电池更换站站址的选择，应根据电网规划与当地电动汽车发展规划进行全面综合考虑。
5.0.2电池更换站的选址应充分考虑用户需要，科学合理地规划服务半径和服务能力。
5.0.3选择站址时，应充分考虑节约用地，不占或少占耕地及经济效益高的土地。
5.0.4选择站址时应充分考虑更换站所在电网运行特点和容量，并便于架空和电缆线路的引入。
5.0.5站址交通运输应方便。
5.0.6周围环境宜无明显污秽，如空气污秽时，站址宜设在受污源影响最小处；
5.0.7具有适宜的地质、地形和地貌条件（例如避开断层、滑坡、塌陷区、溶洞地带、山区风口和有危岩或易发生滚石的场所），站址宜避免选在有重要文物或开采后对电池更换站有影响的矿藏地点，否则应征得有关部门的同意。
5.0.8不应设在地势低洼和可能积水的场所，否则，站区应有可靠的防洪措施或与地区（工业企业）的防洪标准相一致，但仍应高于内涝水位。
5.0.9不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方，当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行GB50058的规定。
6.站区规划和总布置
6.1站区规划
6.1.1电池更换站的总体规划应与当地规划相协调，并充分利用就近的交通、生活、消防、给排水及防洪等公用设施。
6.1.2电池更换站总体规划应满足当地城市规划的要求，宜避免与相邻民居、企业和设施的相互干扰。
6.1.3电池更换站总体规划应根据工艺布置、建设规模统筹规划，近远期结合，以近期为主。
分期建设时，应根据发展需求，合理规划，分期或一次性征用土地。
6.2总平面布置
6.2.1电池更换站平面布置应满足总体规划要求，站内工艺布置合理，功能分区明确，交通便利，节约用地，并预留扩建的可能性。
6.2.2电池更换站应包括综合厂房、站内外行车道、临时停车场地等。
6.2.3应根据电池更换站的设计更换能力，合理设置电池更换场地，保证电池流转和更换的方便、快捷。
临时停车场地的大小根据电池更换站的规模及入站的车流量合理考虑，其布置不应妨碍其余车辆的电池更换和通行。
6.2.4电池更换站的布置应有站区工作人员在紧急情况下安全撤离的通道。
6.2.5电池更换站各建、构筑物的火灾危险类别及其最低耐火等级不应低于表6.2.5的规定。
各建、构筑物整体及部件的设计，除达到使用功能外，尚应符合防火方面的有关规定。
表6.2.5建、构筑物生产过程中火灾危险类别及最低耐火等级
序号
建、构筑物名称
火灾危险性类别
最低耐火等级
1
生产用房
丁
二级
2
休息室等辅助房间
戊
三级
3
配电室
戊
二级
注：
除本表规定建、构筑物外，其他建、构筑物的火灾危险性及耐火等级应符合
现行的国家标准GB50016的有关规定。
6.3竖向布置
6.3.1电池更换站的站区场地设计标高宜高于频率为2％的洪水位或历史最高内涝水位，同时应考虑当地规划要求和现有道路标高。
位于内涝地区的电池更换站，可采取措施使主要设备底座和生产建筑的室内地坪标高不低于上述高水位。
6.3.2场地设计宜采用平坡式，坡向根据排水方向确定。
6.3.3站内建筑的底层设计标高高出室外地坪不应小于0.3m。
6.4围墙、大门及行车道
6.4.1电池更换站围墙形式应根据站址位置、城市规划和环境要求等因素综合确定，宜采用实体围墙或花格围墙等，也可采取全开放式布置形式。
6.4.2电池更换站的进出口宜面向主要道路，便于引接进站道路；出入口方位及处理要求应与城市规划和街景相协调。
6.4.3设置围墙的电池更换站，进出口大门宜采用轻型电动门。
6.4.4站内外行车道应根据电池更换站的建设规模及行驶车辆类型采用单（双）向通行道路。
6.4.5电池更换站站内行车道除满足电动汽车进出要求外，还应满足设备检修、设备安装、消防等要求；站内行车道应与站外行车道应形成环形。
6.4.6站内单行车道宽度不应小于4.0m，双行车道宽度不应小于6.0m，转弯半径不应小于9.0m；站外行车道（引道）宜利用现有交通道路，车道宽度不应小于4.0m，转弯半径不应小于9.0m。
6.4.7行车道纵向坡度宜采用0.5％～2％，不宜大于6％；有可靠的排水措施时，可小于0.5％。
6.4.8站内行车道路面宜采用城市型混凝土路面或沥青路面。
6.4.9设计荷载：
电池更换站站内、外行车道及电池更换场地均按汽—15级考虑。
6.5管沟布置
6.5.1管、沟布置应根据电池更换站的规模和工艺布置统筹规划，管、沟之间及其与建、构筑物之间的平面与竖向上应相互协调、远近结合、合理布置、便于扩建。
6.5.2管、沟布置应符合DL/T5056有关规定。
7.电池更换系统
7.1电池箱
7.1.1电动汽车的动力电池组应使用相同类型的电池箱串并联构成。
7.1.2电池箱类型构成的要素包括：
外观尺寸、电压等级、电池安时数和电池材料。
7.1.3电池箱外观应采用长方体，外形尺寸不应超过3种。
7.1.4相同外形尺寸的电池箱具有相同的电压，标称电压可分为80V和96V。
7.1.5电池箱安时数不宜低于45Ah。
7.1.6乘用车电池箱单箱重量不宜超过80kg。
7.1.7电池箱联接器插头宜布置在电池箱的一侧。
7.1.8电池箱宜有锁止装置确保其安装位置的正确性，并具有紧急解锁功能。
7.1.9电池箱应便于搬运和固定。
7.1.10电池箱应具备与充电机及车的通信接口。
7.1.11电池箱应有通风散热功能，必要时应增加暖风加热功能。
7.1.12电池箱应具备必要的机械强度和防护等级。
电池箱的负载强度按照GB/T18663.1－2008规定的负载强度要求进行设计并试验。
电池箱的提吊试验按照GB/T18663.1－2008规定的提吊要求进行设计并试验。
电池箱的振动和冲击应参照QC/T413-2002进行设计并试验。
电池箱防护等级不低于IP32要求。
7.1.13电池箱如具备计量功能，其准确度等级不应低于2级。
电池箱的命名方法。
例如：
SGL080045-A表示：
80V/45Ah的锂电池箱，A表示外形尺寸为726mm×220mm×323mm。
7.2充电架
7.2.1充电架应与电池箱相匹配，并采用框架组合。
7.2.2充电架采用220V交流供电。
7.2.3充电架采用单列或多列布置，操作通道和检修通道宽度见表7.2.3。
表7.2.3操作及检修通道
距离名称
采用尺寸（mm）
一般
最小
架正面通道宽度
4000
3000
架背面通道宽度
1200
800
架侧面通道宽度
2000
1200
7.2.4充电架应与电池箱尺寸配合设计，相邻两电池箱间距不小于20mm。
7.2.5充电架应单独接地，其接地电阻不大于4Ω。
7.2.6充电架配线采用强弱电分离设计，弱电电缆应采用屏蔽电缆，强电电缆宜采用阻燃电缆。
7.2.7充电架高度不宜超过3500mm且层数不宜低于4层。
7.2.8充电架应具有对电池箱的限位固定功能。
7.2.9充电架应有较高的机械强度，满足承载要求。
充电架的负载强度按照GB/T18663.1－2008规定的负载强度要求进行设计并试验。
充电架的振动和冲击按照GB/T18663.1－2008规定的振动和冲击等要求进行设计并试验。
7.2.10充电架应具有对电池箱的导向功能。
7.2.11充电架应具备空置、就位、正在充电和充满等状态显示功能。
7.2.12充电架与电池箱及充电机之间采用CAN总线通信。
充电架宜配置相应的装置，与电池箱配合实现对电池温度调节功能。
充电架的工位配置参考附录A。
7.3电池箱联接器
7.3.1电池箱联接器应采用强电与弱电分离的结构，并具有防误插的功能。
7.3.2电池箱联接器由车载端、充电架端和电池端组成。
车载端与充电架端宜采用相同设计。
7.3.3电池箱端采用插头结构，车载端和充电架端采用插座结构。
7.3.4电池箱联接器的导向机构应能修正不小于5毫米的位置偏差。
7.3.5电池箱联接器正常使用情况下的插拔次数不小于5000次。
7.4电池箱更换设备
7.4.1电池箱更换设备由自动或半自动设备组成，应具有方便、快捷更换电池箱的能力。
7.4.2车辆就位后至车辆完成换电且驶离换电工位，乘用车电池箱更换所需时间不大于5min，商用车不大于10min。
7.4.3电池箱更换设备平均无故障工作时间不小于10000h。
7.4.4电池箱更换设备的作业范围应与充电架相匹配。
7.4.5电池箱更换设备如采用自动设备应能够实现与电池更换站监控系统的通信。
7.4.6电池箱更换设备应具有紧急停止功能。
7.4.7电池更换站应按设计更换能力的120％选择更换设备参数及数量。
7.4.8电池箱更换设备中涉及起重等特种作业的，应满足GB6067－2009的相关规定。
7.4.9电池箱更换设备应具有固定电池箱的结构，确保电池箱的安全转运。
起重设备或搬运设备应具备在失电或其他意外情况下紧急制动功能，以防止造成人员伤亡和设备损坏。
7.4.10电池箱更换设备应根据电池箱位置、重量和充电架位置，确定设备载荷、转运范围和升降高度。
7.4.11站内应配备应急电池箱更换设备。
7.4.12电池箱更换设备宜配备保安电源。
7.5电池箱检测与维护设备
7.5.1站内应设置单独的检测维护区域或房间，提供给单套检测设备的工作面积宜大于10m2,其宽度不小于1.5倍电池箱长度。
检测设备的数量根据站内电池箱总服务数的千分之一来配备，最低不少于两套。
检测设备工作的环境温度应控制在15－30℃。
7.5.2检测设备应能重新标定单体电池实际容量，最大误差不高于5％。
7.5.3检测设备应能检测单体电池内阻，最大误差不高于5％。
7.5.4检测设备应能检测电池箱和单体电池绝缘性能，最大误差不高于5％。
7.5.5检测设备应能对电池箱中的单体电池进行单独充放电,充放电电流应根据不同厂家和型号的电池而定,最高不宜超过1C。
8.供电系统
8.0.1供电系统的设计应符合安全可靠、技术先进和经济合理的要求，采用符合国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气设备。
8.1电源配置
8.1.1电池更换站供电电源的配置，应根据电池更换站的规模和用电容量确定。
1电池更换站应采用双电源供电。
2电池更换站双电源原则上均采用10kV供电，若确实存在困难无法由10kV提供双电源，其中一路可采用0.4kV供电，但0.4kV电源必须满足站内充电机、消防、监控系统等重要负荷的用电需求。
8.1.2电池更换站的供电容量应满足站内充电、动力、监控、照明、办公等用电的要求，并留有一定裕度。
8.1.3电池更换站供电电源原则上采用电缆引入站内，宜采用沟体或穿管敷设。
8.2电气主接线
8.2.1电池更换站电气主接线的设计应符合GB50053第三章第二节的规定。
8.2.2电池更换站采用10kV双电源供电时，10kV侧母线可采用单母线或单母线分段接线，0.4kV侧采用单母线分段接线。
8.2.3电池更换站采用一路10kV电源和一路0.4kV电源供电时，0.4kV侧采用单母线接线，两路电源之间应可靠联锁。
8.2.4充电机不宜与电池更换站内其他设备共用同一回0.4kV出线。
8.3电气设备
8.3.1变压器宜采用Dy.n11接线形式。
8.3.2装设两台变压器时，单台变压器容量不应小于电池更换站的用电容量，并留有一定裕度。
8.3.310kV开关柜应采用中置式开关柜或环网开关柜，中置式开关柜宜采用真空断路器。
8.3.4电池更换站0.4kV侧宜采用固定式开关柜抽出式开关柜，变压器0.4kV侧出口处应采用低压断路器。
8.4电气设备布置
8.4.1电池更换站电气设备包括供电系统设备、充电架、充电机、电池更换设备等
8.4.2电池更换站电气设备的布置应符合GB50053第四章第一节的相关规定。
8.4.3电池更换站供电系统设备布置合理，电缆走向简洁方便。
8.4.4电气设备布置应便于搬运、安装、操作、检修、试验和检测。
8.4.5电气设备布置应考虑扩建的可能性，留有一定空间。
8.4.6电气设备布置应考虑相应的安全防护措施，防止人身触电。
8.5站用电源
8.5.1电池更换站的交流电源和直流电源设置应符合DL/T5103-1999和DL/T5044-2004的相关规定。
8.5.2电池更换站站用电源由0.4kV母线供电。
8.5.3电池更换站监控系统应设置不停电电源，不停电电源采用成套UPS装置或由直流电源和逆变电源组成。
不停电电源的容量选择应留有裕度。
8.5.4电池更换站宜配置站用直流屏，直流母线采用单母线接线。
直流系统宜具备自动调节功能，其充电装置应采用智能化整流电源模块，具备显示、上传直流系统状态量的功能。
8.5.5电池更换站监控系统和通信系统的电源应安全可靠。
监控系统站控层宜采用交流不停电电源（UPS）供电，间隔层设备数量较少时可与站控层共用电源，数量较多时可配置独立的直流系统供电；通信系统设备数量较少时可与监控系统共用电源，数量较多时可配置独立的直流系统供电。
8.5.6电池更换站监控系统和通信系统电源的其他要求按照DL/T5149-2001中“10电源”的规定执行。
8.6二次系统配置
8.6.1供电系统的保护配置和二次回路接线要求应符合GB/T14285-2006和GB/T50062-2008的相关规定。
8.6.2变压器10kV侧采用真空断路器时应配置微机保护，微机保护应具备三段式过流保护、过负荷保护、低压侧零序过流保护等功能；0.4kV断路器采用自带的过流保护。
8.6.3供电系统应配置测控装置，实现各主要设备电气参数的遥测、遥信和遥控功能。
8.6.4供电系统采用10kV双电源供电且单母线分段时，应设置备用电源自动投入装置，0.4kV侧可设置备用电源自动投入装置。
8.6.5供电系统10kV开关应采用保护测控一体装置，安装于开关柜内；0.4kV侧测控装置宜组屏安装。
8.6.6供电系统宜配置电能质量监测装置，对电能质量参数进行监测和分析。
8.6.7供电系统应设置电能计量装置，计量点原则上应设置在供用电设施产权分界处；应配置电能计量柜或电能计量箱；电能计量专业电压互感器、电流互感器或专用二次绕组及其二次回路不得接入与电能计量无关的设备。
8.7电缆敷设
8.7.1电缆的选择应符合GB50060相关条文规定，电缆的敷设应符合GB50054、GB50229、GB50217等相关条文规定。
8.7.2双回电源进线电缆宜不同路径敷设。
8.8谐波治理和无功补偿
8.8.1电池更换站的设计应尽量减小对公用电网电能质量的影响。
如果更换站达不到标准规定的功率因数或谐波控制要求,应采取有效的无功补偿或谐波治理措施，使电池更换站接入电网的电能质量符合GB/T14549-1993的规定。
8.8.2应采取措施抑制电池更换站的谐波电流注入公用电网，以确保电能质量和电力系统的安全、经济运行。
治理后电池更换站10kV母线谐波电压限值和注入公用电网的谐波电流分量应满足GB/T14549-1993相关条文规定。
8.8.3谐波治理工程应按照“同时设计、同时施工、同时投运、同时验收”的原则进行。
如加装滤波装置，宜采用有源滤波技术在低压母线集中补偿，有源滤波器补偿容量按不小于20%充电机总功率计。
8.8.4无功功率补偿装置应进行优化配置，采用自动投切装置，应保证在最大负荷运行变压器10kV侧功率因数不低于0.90。
无功功率补偿装置中有关电气参数应设置合理，避免产生谐振。
8.9防雷接地
8.9.1电池更换站建筑物和电气装置防雷应符合GB50057和DL/T620的有关规定。
8.9.2电池更换站电气设备接地应符合DL/T621的有关规定。
8.9.3电池更换站的防雷接地、电气设备的工作接地及保护接地宜共用接地装置，其接地电阻不应大于4欧姆。
8.9.4电池更换站监控系统和通信系统的防雷与接地要求按照DL/T5149-2001中“11防雷与接地”的规定执行。
8.10电气照明
8.10.1电池更换站电气照明应符合GB50034、GB50059和DL/T5390-2007的相关规定。
8.10.2电池更换站平均照度值，不应低于表8.10.2所规定的数值。
表8.10.2电池更换站工作场所工作面上的照度标准值
工作场所
视觉作业等级
照度（lx）
备注
一般照明
事故照明
室内
监控室
II甲
200
80
充（换）电间
VII
200
60
配电室
IV乙
200
60
室外
电池更换区域
100
地面
主干道
5
8.10.3照明光源应采用光效高、寿命长的节能型光源，宜采用细管径直管形荧光灯。
8.10.4站内照明灯具的机械、电气、防火性能应符合现行的灯具国家标准要求，应优先选用配光合理、效率高的灯具。
室内开启式灯具的效率不低于75%，带格栅灯具的效率不低于60%。
8.10.5室外照明根据场地面积大小可采用分散布置、集中布置或分散与集中相结合的方式，宜选用金属卤化物灯或高压钠灯照明，亦可采用其他高强度气体放电灯。
8.10.6当室内灯具悬挂高度在4.0m及以下时，宜采用荧光灯；当悬挂高度在4.0m以上时，宜采用高强度气体放电灯。
8.10.7室内、外照明器的安装位置应便于维修。
照明器与带电导体（设备）间应有足够的安全距离，对工作时有可能损坏灯罩的场所，应采用有保护罩的照明器，金属保护罩应与保护地线可靠连接。
8.10.8对监控室、设备室、动力电池储存间、主要屋内通道应装设事故应急照明。
各大空间场所及疏散通道设置疏散照
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