I. チャージング・ポスト・メーターの重要性

新エネルギー車の急速な普及に伴い、公共充電インフラの建設も加速している。2024年末までには、全国で1,000万基以上の充電杭が設置されるだろう。一種の「測定器」として、充電パイルの電力測定精度は消費者の権益と事業者の収益に直結する。

充電杭電流測定は電気エネルギー測定の核心リンクであり、その精度要求は通常の電気機器よりはるかに高い。国家は充電杭の計測性能に対して厳しい規制要求があり、直流充電杭の主電流検出素子である分流器の選択と応用は極めて重要である。

II.関連する国家規格の解釈

2.1 JJG 1148-2018「電気自動車AC充電杭検査仕様書

主な要件

• 電力計測精度レベル：クラス2.0
• 現在の測定の間違い: ≤±2.0%
• 力率の範囲: 0.5L~1.0~0.8C

2.2 JJG 1149-2018「電気自動車用車載充電器検査規定

DCチャージャー（充電ポスト）の計量要件：

• 電力計測精度：クラス1.0
• 現在の測定の間違い: ≤±0.5% （10%~100% 評価される流れ範囲）
• 電圧測定の間違い: ≤±0.5%
• 最大許容表示値誤差：±1.0%

2.3 GB/T 29316-2012 電気自動車充電・切替設備の電力品質に関する技術要件

充電設備の高調波や力率などの電力品質指標に関する要件は、電流測定方式の選択に間接的に影響する。

III.直流充電杭電流測定プログラム

3.1 シャント・プログラム

シャントは現在、直流充電杭の電流測定ソリューションとして最も主流となっている：

アドバンテージだ：

• 高精度：最大0.2%クラス、クラス1.0計測の要件を満たす
• 良好な直線性：フルスケールでの直線誤差が小さい
• 長期安定性：ゼロドリフトの問題なし
• コスト管理：ホールセンサーより経済的

代表的なパラメータ：

• 電流仕様：250A、500A、750A（60kW、120kW、180kWの充電杭に対応）
• 定格電圧降下：50mVまたは75mV
• 精度クラス：0.2%または0.5%
• TCR: ≤50ppm/°C

3.2 ホールセンサー・プログラム

一部のチャージングパイルでは、クローズドループのホールセンサーを使用している。ホールセンサーは、自然に絶縁されているという利点があるが、より高価で、ゼロドリフトに悩まされる。

3.3 プログラムの比較

第四に、ダイバーターの選択ポイントである。

4.1 電流仕様のマッチング

充電パイルのパワーレベルに応じて選択する：

• 60kW充電ポスト（750V/80Aまたは500V/120A）：150Aまたは200Aのシャントを使用。
• 120kW充電ポスト（750V/160Aまたは500V/240A）：250Aまたは300Aのシャントを使用。
• 180kW以上：400Aまたは500Aシャントを選択
• ピーク電流用20%マージンの確保

4.2 精度クラス

JJG 1149の要求事項によると、電流測定誤差≦±0.5%であり、システム内の他の誤差源に対してマージンを残して、0.2%レベルシャントを使用することを推奨する。

4.3 温度係数

環境の温度較差を働かせる充満山は広いです（- 20℃への +55℃）、TCR べきです≤50ppm/℃、推薦された≤30ppm/℃。

4.4 長期的な安定性

測定器には定期的な校正が必要であり、シャントの年間ドリフトは以下の通りである。<0.05%で、校正サイクル中の安定した精度を保証します。

4.5 過負荷容量

充電パイルは短期的な過電流に見舞われる可能性があり、シャントは連続運転では定格電流の1.2倍、短期的な過負荷では定格電流の2倍に耐えられる必要がある。

V. システム設計要素

5.1 信号調整回路

• 4端子接続で接触抵抗の影響を排除
• 絶縁オペアンプまたは絶縁ADCを使用した高低電圧絶縁
• ADC分解能 ≥ 16ビット、24ビットシグマ・デルタADC推奨

5.2 ソフトウェア・アルゴリズム

• 温度補正：シャントの温度を収集し、抵抗値を補正する。
• デジタル・フィルタリング：ノイズを除去し、S/N比を向上させる
• レンジ切替：大電流と小電流の自動レンジ切替（必要に応じて）

5.3 EMC設計

• 電圧検出ラインはシールド線を使用
• 合理的なPCBレイアウト、デジタルとアナログの分離
• 適切なフィルター回路の追加

5.4 信頼性設計

• シャントは接触が良好で確実に取り付けられていること
• 過熱を避けるための熱設計を考慮する
• 保護等級は屋外要件を満たす（IP65など）

認証および校正

6.1 初期キャリブレーション

チャージングパイルは、工場を出荷する前に、計量試験機関によって初めて試験される必要があり、試験項目には以下のものが含まれる：

• 電流測定誤差
• 電圧測定誤差
• 電気エネルギー表示エラー
• クロックエラー

6.2 定期校正

規制の要件によると、DC充電器の校正サイクルは2年であり、検査またはオンサイト校正に送信する必要があります。

6.3 校正に関する推奨事項

• 標準シャントによる比較校正
• マルチポイント校正（10%、50%、100%定格電流）
• 異なる温度ポイントでの校正（可能な場合）

市場動向と展望

7.1 ハイパワー充電

800Vの高電圧プラットフォームモデルの普及に伴い、過給器の出力は480kW、あるいはそれ以上にまで発展しており、シャントの電流仕様と放熱能力に対する要求も高くなっている。

7.2 液冷充電

液冷式チャージングガンと液冷式チャージングパイルの適用により、チャージングパイルの熱管理は変化しており、シャントの選択と設置もそれに合わせて調整する必要がある。

7.3 インテリジェンス

充電杭と自動車、送電網の相互作用はよりインテリジェントになり、電流測定に求められるリアルタイム性と精度は向上し続けている。

まとめ

測定器として、充電杭の電流測定精度は厳しい規制の対象である。その高精度、低コスト、長期安定性により、シャントは直流充電杭電流検出の主流ソリューションとなっています。実用化にあたっては、充電杭の電力レベル、作業環境、計測要件などに応じて総合的なモデルを選択し、システム設計においては信号調整、EMC保護、放熱などの細部に注意を払い、国家規格に適合し、消費者の権益を保護できるようにする必要がある。