一、前言

直流表的出現隨著供給側新型綠色能源的推廣，對其能量計量、結算的需求應運而生。與此同時，在應用側激增的新能源電動車的市場保有量逐年遞增，與其配套的充電裝置遍地開花，為保障消費者權益，實現市場監督管理要求的合理性、可行性、高效性而提出的一種一體化直流電能表的解決方案。目前該方案在現場試點應用及部分地區推廣取得了一定的效果。在此，與大家做個分享，希望更多、更好的解決方案能夠推陳出新，為表計行業的發展群策群力，添磚加瓦。

二、國內直流電能表現狀

我國目前現場投入使用的充電機，因為在設計之初沒有考慮強制檢定的需求，缺少方便檢定的接口；而應用于快充樁的直流電能表多為間接式接入，電壓經分壓器轉換為100V，電流經外部分流器轉換為75mV 后的信號接入電能表。這些都給現場檢定帶來了很大的困難：

? 現場檢定要打開樁接線；

? 由于間接接入的方式，分壓器和分流器分別被安裝于充電機內不同位置，沒有整體鉛封，不符合檢定規范；

? 根據各廠家樁的設計不同，分流器采樣信號線走線長短不一，現場極易受到干擾，對計量的準確性檢定帶來很大的不確定度，影響現場檢定結果評定；

? 能量寄存器分辨率低，不符合檢定規范；

? 檢定只能通過實負荷進行，檢測設備笨重，檢定耗時長，效率低，能耗大。以嘉興某場站的現場檢定為例：

? 協調現場檢定涉及到多部門合作，需要聯系充電機現場運維部門、充電機廠家、電能表廠家、現場檢定設備廠家；

? 停電、停運檢定；

? 充電機要開艙，將檢定設備的負載回路接入樁回路，檢測點連接到檢定設備，接線時間約1小時；

? 根據檢定規程的要求，檢定一個樁需要20 度電，檢定時間約0.5 小時。

三、一體化直流電能表解決方案

以上問題也是導致國家市場監管總局的強檢要求不能即刻得以實施的主要原因。

一體化直流電能表的解決方案為了解決檢定實施過程中的這些問題，我們提出了一體化直流電能表的解決方案。

首先考慮改造方便，成本低，新的一體化直流電能表的設計，采用直接替換原設計上的分流器，達到在充電機不需要改造的基礎上，實現采樣計量一體化（圖1），計量部分可被整體鉛封從而滿足檢定規程的目的；

其次，電壓電流采樣信號直接接入計量芯片，距離近，不容易引起干擾，確保了現場檢定的可重復性；

另外，由于原有規范要求，分流器設計輸出信號量為75mV，信號量大，對大功率樁來說發熱量大。以可輸出300A 負荷的充電機為例，因為電流采樣信號規范的要求，單單在分流器上的消耗就高達22.5W。這不僅造成了能耗的浪費，而且這部分能耗轉換為樁內的溫升，又反作用于采樣器件，通過溫漂影響，造成計量不準的問題。

而新的設計將分流器和傳感電路一體化，大幅度降低了分流器阻值，使得發熱量得以控制，既節省了能耗，也降低了樁內的發熱，減少了自熱引起的火災隱患，對溫度敏感的采樣信號也保證了準確度。

圖1一體化直流電能表替換示意圖

為了最大限度的降低采樣信號量，減少發熱，同時又能保證采樣得準確性，設計了高精度、高共模抑制比，低零漂的國產自研傳感器芯片，應用于該一體化直流電能表上。

現有的設計能夠保證在300A 大負荷工作條件下，長時間帶載溫升不超過20℃，大幅地降低了樁內因采樣計量而造成的設備自熱溫升。在解決了降低采樣信號量，減少發熱的基礎上，為了最大限度的保護消費者權益，現有的一體化直流電能表設計還擴展了槍端采樣、線損計算的功能，與車內的充電管理計量模塊采樣點保持了一致，做到與國際標準對標。

以下是針對現場運行的直流充電機進行了一體化直流電能表改造后的現場測試數據：

表1 不同充電機改造后檢測數據

表2 充電機實負荷、虛負荷檢測數據

在解決了法制計量可靠性，測量重復性和準確度可管控的主要問題之后，一體化直流電能表在設計上還進一步考慮了依托大數據分析，物聯網平臺開展大數據學習、算法建模、優化、迭代來進行遠程數據比對，以達到遠程誤差監控的功能。

降低運維和檢測人員跑現場的頻次，減少因現場檢測的誤操作帶來的人為不確定因素，大大提升檢測效率，減少檢測成本。

一體化直流表增加專用高速數據傳輸通道，保證在原有功能的基礎上，將現場更豐富的數據快速傳輸到物聯網平臺。同時，為數據的遠程傳輸提供信息安全保證，提供數據加密，計費結算賬單簽名等可配置功能做擴展，兼容現有充電機的同時，為今后的擴展功能提供了可能性。

從而實現了直流電能表- 充電機- 檢定儀- 平臺信號互聯互通、數據加密、授權解鎖并保留使用記錄，防止篡改、非授權使用，支持數據回溯驗證。打破傳統線下檢定概念，響應新形勢、新技術支撐的數字化平臺的要求，通過運行日志采集上報、告警異常運營策略配置、工單巡檢聯動機制達到大幅減少派工單即可完成檢定任務的目標。

圖2充電樁計量數據監測系統

四、發展趨勢

2020 年12 月17 日國家市場監管總局下發了《關于浙江省市場監管局開展電動汽車充電樁檢定新模式試點的批復》（國市監計量函〔2020〕502 號），同意杭州市開展電動汽車充電樁檢定新模式試點，探索電動汽車充電樁遠程實時在線監測等檢定新模式，為全國正式實施電動汽車充電樁強制檢定提供經驗。結合數字中國建設，圍繞數字技術賦能能源轉型；通過大數據、軟件化、相融合的方案規劃；推進行業數字化轉型，提升行業的信息化、數字化水平。

目前該試點方案正在進一步向全國范圍內推廣并取得了一定的效果，為現場充電機的檢定工作能在2023 年順利開展提供了可行方案。

依托在杭州試點的工作積累，為國內在非車載充電機的檢定規程修訂提供了具體數據、實施方法及測試結果評定的依據。

充電機的檢測及檢定工作不僅是國內也是國際上面臨的新業態、新產業，亟待國際化的統一規范和需求。恰逢2021 年5月OIML（國際計量組織）在歷經五年（從2016 年始）的充電樁、充電機檢定問題上的討論未果，迫于市場和監管機構的需求緊迫性，決定為這個項目成立一個專門的工作組開展工作。

該工作組于 2021 年 10 月成立，并于2021 年12 月底就完成了充電樁、充電機國際指南的草稿版V020。這份獨立的 OIML出版物允許對電動汽車充電的獨特方面進行特定的處理、例如交易的直接銷售性質、傳遞測量結果的方式以及電流隨時間變化的典型負荷。而該項工作，在杭州試點的項目上已經得到了很好的應用與實際操作經驗。

2022 年2 月在中國計量院的牽頭帶領下，把一體化直流電能表的經驗反饋到這份國際指南上，得到了國際計量組織的認可和采納。經過半年的討論、修改指南G22 版本于2022 年9 月中旬正式發布。這也意味著我國對充電樁在檢測和檢定方面經驗得到了國際社會的普遍認可，設計可以對標國際化要求，為該產業在全球的推廣奠定了基礎。

▌文章內容技術支持：孟娟，現擔任浙江瑞銀電子有限公司總工程師。長期從事電能檢測及計量的相關開發及研究工作。

審核編輯 黃宇