安科瑞 刘迈

　　摘要

　　新能源汽车已然成为未来交通领域重要的发展方向，而充电桩作为核心装置，其数量正呈现出迅猛的增长态势。但充电桩在实际运行的过程中，容易遭受闪电浪涌及电磁干扰的影响，导致设备出现损坏，或是数据传输产生错误，甚至引发安全事故。本文以安科瑞AEV系列充电桩为研究对象，系统探讨充电桩的防闪电浪涌保护与电磁兼容抗干扰策略。安科瑞作为国内能源管理与方案的提供商，其AEV系列充电桩涵盖7kW交流桩至960kW大功率直流充电堆全系列产品，内置防雷保护、过载保护、短路保护和漏电保护等多重安全防护，具备IP54及以上高防护等级，通过国家3C强制认证，符合GB 44263-2024、GB 39752-2024等新国标。通过对该系列产品防雷设计与EMC技术的深入分析，为充电桩的稳定安全运行提供技术参考。

　　关键词：新能源；充电桩；防雷击；电磁干扰；安科瑞AEV系列

　　1 新能源汽车充电桩面临的闪电浪涌与电磁干扰问题

　　随着我国"双碳"战略的深入推进，新能源汽车产业迎来爆发式增长。据统计，截至2025年底，全国新能源汽车保有量已突破2800万辆，配套充电桩数量超过850万台。充电桩作为新能源汽车的"能量补给站"，其安全可靠运行直接关系到整个充电网络的稳定性。

　　在众多安全隐患中，闪电浪涌与电磁干扰是影响充电桩可靠运行的重要因素。雷击产生的电流和过电压可能直接损坏设备，而复杂电磁环境下的干扰则可能导致控制失灵、数据错误等问题。因此，研究充电桩的防闪电浪涌与电磁兼容抗干扰策略具有重要的现实意义。本文以安科瑞AEV系列充电桩为研究案例，该系列产品覆盖从家用7kW交流桩到商用960kW大功率直流充电堆，广泛应用于住宅小区、商业综合体、高速公路服务区、工业园区等场景，其防雷与EMC设计具有较强的代表性。

图 1 安科瑞充电桩简要产品图

　　1.1 闪电浪涌危害

　　在雷击发生时，雷电电流可能经由电源线和信号线等线路侵入充电桩。若防雷措施，非常有可能致使其内部的电子元件出现被击穿损坏，进而对充电桩的正常功能产生不良影响，在某些较为严重的情形下，甚至还会引发火灾事故。

　　1.2 电磁干扰来源

　　在充电桩内部，其电子电路在工作时会产生电磁辐射。与此同时，在外部存在着诸如雷电电磁脉冲、高压线、无线电发射台等干扰源，它们同样会产生电磁干扰的情况，进而对充电桩的信号传输以及控制精度产生影响。

　　2 防闪电浪涌保护策略

　　2.1 外部防雷

　　在新能源汽车产业呈现出良好发展态势的当下，充电桩属于保障车辆能够正常充电并运行的核心装置，其安全性的重要程度不言而喻。尤其是在雷电频繁发生的季节，如何切实有效地防止雷电给充电桩带来的损害，已然成为保障整个充电系统稳定运行的重要研究课题。专业技术人员经过细致研究以及反复论证之后，明确要在充电桩的顶部安装避雷针类防雷装置，通过这样的方式来搭建起一道较为可靠的防雷屏障[1]。

　　独立保护：对于分散式或中小规模充电站，可采用提前放电避雷针或优化避雷针安装在场地周边高点，其保护范围需通过"滚球法"进行计算，确保所有充电桩设备、线缆路径均处于保护半径之内。

　　非独立保护：若充电桩位于车库、雨棚等建筑物顶部或旁边，应优先利用建筑物本身的接闪带（网）作为防护主体，并确保充电设备在其保护范围内。严禁将避雷针直接安装在充电桩本体上，以免雷电流产生的电磁感应直接耦合至设备内部。

　　引下线是连接接闪装置与接地装置的导体，负责引导雷电流安全泄放。数量与布设应遵循"对称、均匀"的原则，采用多根引下线沿充电桩四周对称布置。这能有效减小每根引下线承载的雷电流和其产生的电磁强度，并提供冗余备份。

　　2.2 内部防雷

　　充电桩内部防雷主要包括电源系统防护、信号线路防护和接地系统设计等方面。通过采用多级浪涌保护器、信号防雷器和等电位连接，可以将雷击过电压限制在设备安全范围内，确保充电桩在雷雨天气下的正常运行。

　　充电桩面临的雷击威胁主要包括直击雷和感应雷两种。直击雷是指雷电直接击中充电桩或其附近区域，产生很大的雷电流，可能造成设备物理损坏和电气系统瘫痪。感应雷则是指雷击发生时，电磁场在导线中感应出的过电压，能量较小但发生概率高，同样能损坏电子设备。统计数据表明，充电桩雷击故障中约80%由感应雷引起，因此内部防雷设计中需特别强化感应雷防护能力。

　　安科瑞AEV系列充电桩在内部防雷设计上采用多级协同防护理念，通过在配电系统不同节点配置相应等级的浪涌保护器件，逐步泄放雷电流、限制过电压，确保设备在各种雷击工况下的安全性。针对直击雷，主要依靠外部防雷系统进行防护；对于感应雷，则通过内部多级SPD和屏蔽设计进行控制。

　　内部防雷系统主要由浪涌保护器（SPD）、等电位连接、接地装置等组成。SPD是内部防雷的核心设备，能够在纳秒级时间内响应雷击过电压，将有害电流泄放入地，同时将电压限制在设备安全范围内。等电位连接则通过减少电位差，防止雷击时不同金属部件之间产生火花放电 [3]。安科瑞充电桩选用的SPD均通过CQC认证，符合GB 18802.1系列标准要求，具有响应速度快、通流容量大、残压低等特点。以安科瑞AEV-DC系列直流充电桩为例，其直流侧也专门配置了直流专用SPD，有效保护充电模块和车辆BMS系统免受浪涌冲击。

　　在信号线路防护方面，充电桩的通信信号线承担着与外部系统以及用户终端之间数据交互的重要任务。一旦通信信号线发生故障，整个充电桩所具备的智能化管理以及服务功能都会遭受较为严重的影响[2]。安科瑞AEV系列智能充电桩支持4G、WiFi、以太网等多种通信方式，在工程设计中应根据通信线路类型选用相应的信号浪涌保护器，确保通信系统在雷电环境下的可靠性。

　　等电位连接是内部防雷的重要措施，将充电桩金属外壳、内部电气设备金属支架、防雷装置等与接地系统可靠连接，消除各部件之间的电位差。连接点应采用焊接或专用接地端子，保证连接牢固，并做好防腐处理。对于建在建筑物附近的充电桩，可将充电桩接地系统与建筑物防雷接地系统进行等电位连接，提供额外防护。安科瑞充电桩在结构设计上充分考虑了等电位连接的要求，确保各金属部件之间可靠连接，形成等电位体系。

　　3 电磁兼容抗干扰策略

　　3.1 屏蔽设计

　　在电动汽车充电桩设计制造环节，要保证它运行起来既安全又稳定，还要降低其对周边环境以及设备可能存在的电磁方面的影响，那么针对充电桩内部的关键组件实施精细化的屏蔽处理尤为重要。具体来讲，这个处理过程主要是围绕着充电桩内部的电子电路板以及与它相连接的各类电缆来开展。

　　对于电子电路板而言，工程师们通常会选用具有高导电性的金属材料，如铜、铝等，以此来构建出一个封闭的外壳构造。该金属外壳一方面能够较为有效地吸收以及反射电路板在工作期间所产生的电磁辐射，防止这些电磁辐射毫无秩序地泄漏至周围环境当中，进而引发不必要的电磁污染情况；另一方面它还是一个防护层，以此来抵御外界的电磁干扰，从而确保电路板内部信号传输能够保持准确无误。并且，金属外壳在设计之时，会顾及散热与通风方面的各项需求，防止因为长时间持续工作而引发的过热现象出现，避免对电路性能产生不良影响 [4]。安科瑞AEV系列充电桩在电磁兼容设计上严格遵循相关国家标准，从电路设计、PCB布局到结构设计均进行了充分的EMC考量，确保产品在复杂电磁环境下的可靠运行。

　　对于电缆，会选用专业的屏蔽电缆来予以替换或者做升级处理。这些屏蔽电缆内部集成了多层屏蔽材料，包括金属箔、编织网等，它们把电缆导体包裹起来，进而形成一个起到电磁防护作用的屏障。这种设计能够在很大程度上减少电缆在传输电能期间所产生的电磁辐射，可以有效地阻拦来自外部的电磁干扰穿透电缆屏蔽层，以免其对充电桩内部那些较为敏感的电子系统造成干扰。在选择屏蔽电缆时，还会充分考虑它的柔韧性、耐磨性以及和充电桩其他部件之间的兼容性等方面，以此来保证整个系统能够可靠地运行。安科瑞充电桩在电磁兼容设计上严格遵循相关国家标准，通信线路采用屏蔽线缆并确保屏蔽层可靠接地，功率回路也采取相应的屏蔽措施，有效控制传导和辐射干扰，确保充电过程中通信的稳定性。

　　经过上述针对充电桩内部电子电路板以及电缆所采取的屏蔽处理举措，不但较大降低了电磁辐射的泄漏情况，还对周围环境以及人员的健康安全起到了保护作用，在很大程度上提高了充电桩抵御外部电磁干扰的能力，为充电过程能够稳定开展提供了有力保障。这一系列的技术改进举措，是现代电动汽车充电基础设施朝着更为绿色、更为安全、更加智能化方向去发展的一个重要的体现。安科瑞AEV系列充电桩全部通过国家3C认证，电磁兼容性能符合相关国家标准要求，确保产品在复杂电磁环境下的可靠运行。

　　3.2 SPD设计

　　电动汽车充电桩作为电动汽车能源补给的核心设施，其安全性直接关系到电动汽车产业的健康发展。充电桩通常安装于露天停车场、高速公路服务区等开阔地带，易遭受直接雷击或附近雷击产生的雷电电磁脉冲（LEMP）影响。除了直击雷威胁，电网内部操作（如电容器组投切、感性负载分合等）产生的浪涌过电压同样可能损坏充电桩的电子设备，因此，在充电桩的电源端和信号端安装浪涌保护器（SPD）已成为电气安全设计的必然要求。

　　在SPD的具体选型和安装方面，行业普遍遵循《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB 50343-2012等标准规范。这些规范要求对于一 级SPD，若不确定具体型号，limp≥20kA的产品就可以为大部分应用场景提供保障。良好的接地是浪涌保护器发挥作用的基础，接地电阻越小越好，且要与充电设备共用接地系统，实现等电位连接。

　　充电桩SPD的选型需综合考虑安装环境、雷电风险等级和设备价值等因素。对于小型家用充电桩，多安装在室内环境，受直击雷影响相对较小，通常选择并联二级浪涌保护器，标称放电电流In≥20kA（8/20μs）即可满足需求。壁挂式充电桩常用于私人住宅地下车库、住宅小区停车场以及商业建筑等场所，可在其内部安装二级浪涌保护器，为充电桩的稳定运行提供保障。安科瑞AEV-AC007D壁挂式交流充电桩，内部集成了符合相关标准要求的浪涌保护模块，具备过热保护和失效指示功能，适用于各类室内安装场景。

　　对于暴露在户外环境的立式充电桩，因其遭受直接雷击的风险较大，需要采用更严格的防护措施。在其前方配电箱处须安装Ⅰ类电源浪涌保护器（一级SPD），要求雷电冲击电流limp≥12.5kA（10/350μs）。同时，在充电桩内部也要安装相应等级的SPD，与前端的一级SPD共同构建多级保护体系，保护内部设备和充电车辆的安全。安科瑞AEV-DC系列户外直流充电桩，如AEV-DC120S、AEV200系列等型号，建议用户在前端配置安科瑞ARU系列浪涌保护器，形成多级防护。ARU系列SPD采用模块化设计，具有可视告警窗口和遥信接点，便于运维管理。

　　随着智能充电桩技术的发展，充电桩与云平台的连接越来越紧密，数据传输的安全性和可靠性也变得更加重要。在这种应用场景下，SPD不仅需要保护电源线路，还需要对通信线路提供保护，防止闪电电涌侵入电气线路损害后续负载或者通过通信端口损坏电源线路。安科瑞AcrelCloud-9000充电桩收费运营云平台，可对接入的所有充电桩进行实时监控和远程管理，包括SPD状态监测、故障预警等功能。当SPD出现劣化或失效时，系统会自动发出告警信息，提醒运维人员及时更换，确保防雷保护始终有效。

　　面向未来，充电桩SPD技术将呈现以下几个发展趋势：一是智能化集成，SPD将不再只是独立的保护装置，而是与充电桩控制系统深度融合，具备状态监测、故障预警和远程诊断等功能；二是标准化与规范化，随着行业的发展，SPD的技术要求、测试方法和安装规范将逐步统一，形成行业共识；三是材料与技术创新，新型半导体材料、集成工艺和结构设计将不断提升SPD的性能，降低残压，提高响应速度和通流能力。目前，智能SPD技术正朝着在线监测、寿命预测和主动预警的方向发展，可实时监测SPD的漏电流、温度、动作次数等参数，并通过云平台进行数据分析，实现从"被动防护"到"主动报警"的转变。

　　3.3 接地设计

　　在电磁兼容技术方面，良好的接地举措无疑是保障各类电子设备能够稳定、可靠运行的关键要素之一。以充电桩为例，它涉及电能传输与转换，对电磁环境还比较敏感，在这种情况下，良好的接地措施所起的作用更是至关重要。充电桩在平常的运行当中，不可避免地会受到来自周边环境以及其他电子设备发出的各种各样的电磁干扰。这些干扰电流随时都有可能对充电桩的正常工作产生影响，进而使其性能出现下降的情况，还会让信号失真，严重的话甚至会引发故障。而良好的接地，就是保护充电桩的必要手段，这是有效应对电磁干扰的一项重要办法。

　　具体来讲，在落实接地相关举措时，需要把充电桩的金属外壳还有其内部的屏蔽层等重要部件与大地做连接处理。金属外壳作为充电桩外面的防护构造，一方面承担着让内部电路以及元器件免遭外界物理性损害的职责，另一方面它也是容易有电磁干扰侵入并且聚集的地方。至于屏蔽层，它能够对外部电磁场的干扰起到阻挡以及削弱作用。把它们和大地连接起来，这是降低接地电阻关键的一个环节。接地电阻的具体数值大小，直接左右着干扰电流向外泄放的难易程度。如果接地电阻变大，干扰电流在通行时就会碰到诸多阻碍，没办法快速顺畅地流入大地当中。如此的话，干扰电流便会在充电桩内部不断积聚起来，进而给电路以及元器件带来损害。不过，采取一系列有效的办法，包括增多接地极的数量、把接地极的布局加以优化、运用导电性能很不错的材料等，就能够较为明显地降低接地电阻，从而给干扰电流开拓出一条阻抗比较低的泄放通道。

　　在充电桩工程实践中，接地系统的设计与施工应严格遵循相关国家标准规范。工作接地、保护接地、防雷接地宜共用接地装置，形成联合接地系统，接地电阻值应满足规范要求。安科瑞技术支持团队可为客户提供接地系统设计指导，包括接地极选型、布局优化、土壤降阻方案等，确保接地系统满足规范要求。

　　4 安科瑞AEV系列充电桩防雷与电磁兼容设计

　　安科瑞AEV系列充电桩涵盖7kW交流桩、120kW-240kW一体式直流桩、600kW-960kW分体式直流充电堆等多种型号，广泛应用于住宅小区、商业综合体、高速公路服务区、工业园区等场景。该系列产品在防雷保护与电磁兼容设计方面严格遵循国家相关标准，通过多重防护机制确保设备在复杂环境下的安全可靠运行。

表 1 安科瑞充电桩产品

　　4.1 防雷保护设计

　　安科瑞AEV系列充电桩在防雷保护方面采用多层次设计理念，从电源输入到内部电路均配置了相应的浪涌保护措施，有效抵御雷击和电网操作过电压对设备造成的损害。

　　在电源输入端，直流充电桩配置专用输入防雷器，对交流输入侧的雷电浪涌进行第一级防护，将大部分雷电流泄放入地，限制过电压幅值。交流充电桩内部也集成了符合相关标准要求的浪涌保护模块，具备过热保护和失效指示功能，在浪涌保护器劣化或失效时能够及时提示运维人员进行更换。

　　在内部电路设计上，采用压敏电阻、瞬变抑制二极管、磁环、磁珠等多种保护元件，对不同等级的浪涌电压进行分级抑制。压敏电阻用于吸收较大能量的浪涌电流，瞬变抑制二极管则提供纳秒级的快速响应，保护精密电子元件免受瞬时过电压的冲击。磁环和磁珠则用于抑制高频干扰信号，净化电源质量。

　　除电源线路防护外，安科瑞充电桩的通信接口也具备相应的浪涌保护能力。针对4G、WiFi、以太网等不同通信方式，在信号端口配置了适配的防护器件，防止雷电感应过电压通过通信线路侵入设备内部，保障数据传输的稳定性和可靠性。

　　4.2 电磁兼容设计

　　安科瑞AEV系列充电桩全品类通过国家3C强制认证，电磁兼容性能符合GB 44263-2024《电动汽车传导充电系统安全要求》、GB 39752-2024《电动汽车供电设备安全要求》等新的国家标准要求。在3C认证的EMC测试中，产品通过了传导骚扰、辐射骚扰、静电放电抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度、浪涌抗扰度、电压暂降与短时中断抗扰度等多项测试，确保在复杂电磁环境下的正常运行。

　　在电路设计层面，安科瑞充电桩从源头上控制电磁干扰的产生与传播。充电模块采用高频零电压软开关技术，不仅提高了充电效率，也有效降低了开关过程中产生的电磁辐射。PCB布局设计遵循电磁兼容原则，强弱电分离、数字电路与模拟电路分区布置，减少不同回路之间的相互干扰。关键信号线路布设地线屏蔽层，有效抑制串扰和外界电磁干扰。

　　在结构设计方面，充电桩金属外壳本身就具备良好的电磁屏蔽作用。各功能模块的金属壳体通过可靠的接地连接，形成等电位体系，既可以防止内部电磁辐射向外泄漏，也能够阻挡外界电磁场对内部电路的干扰。通信线缆采用屏蔽线缆并确保屏蔽层可靠接地，功率回路也采取相应的屏蔽措施，有效抑制传导和辐射干扰。

　　元件选型方面，所有零部件均采用工业级元器件，保证充电桩在工业环境温度范围内稳定正常工作。关键芯片和器件选用经过验证的高可靠性型号，具备较强的抗干扰能力，确保在典型工业骚扰环境下的稳定运行。

图 2 充电桩检测报告与证书

　　4.3 环境适应性与安全防护体系

　　安科瑞AEV系列充电桩具备IP54及以上高防护等级，适应户外复杂环境安装使用。桩体主体采用镀锌钢板，外表面采用汽车烤漆工艺，保证在潮湿、盐雾等恶劣天气环境下不锈蚀。设计过程中充分考虑户外应用环境特点，满足-20℃到50℃环境温度下系统正常满载输出，能够适应全国大部分地区的气候条件。

　　除防雷保护外，安科瑞充电桩还具备多重安全保护功能，构建了完整的安全防护体系，包括过载保护、短路保护、漏电保护、接地保护、过压保护、欠压保护、过温保护等。直流充电桩还配置了接地及绝缘检测监控装置，实时监测充电过程中的绝缘状态，一旦发现异常立即停止充电并发出告警，保障充电安全。

　　安科瑞AcrelCloud-9000充电桩收费运营云平台，可对接入的所有充电桩进行实时监控和远程管理，包括设备状态监测、故障预警、远程升级等功能。当防雷保护装置或其他安全部件出现异常时，系统会自动发出告警信息，提醒运维人员及时处理，确保充电桩始终处于良好的运行状态。

图 3 平台架构

图 4 系统页面

　　4.4 应用实例

图 5 安科瑞充电桩应用实例-1

图 6 安科瑞充电桩应用实例-2

　　5 结语

　　新能源汽车充电桩的防闪电浪涌以及电磁兼容抗干扰相关策略，对于保障其能够安全且稳定地运行而言，无疑是关键的要素。具体来说，实施外部防雷方面的举措、内部防雷方面的办法，以及采用屏蔽、SPD、接地设计等措施，就能够在很大程度上提高充电桩的可靠性以及安全性，进而有力地推动新能源汽车产业朝着健康的方向发展。

　　安科瑞AEV系列充电桩通过防雷设计体系、严格的电磁兼容测试和多重安全防护机制，为新能源汽车充电基础设施提供了可靠的技术保障。随着充电桩技术的不断发展和相关标准，未来充电桩的防雷与电磁兼容技术将朝着智能化、集成化的方向不断进步，为新能源汽车产业的健康发展保驾护航。

　　参考文献

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　　充电桩重点应用场景及对应方案选型 [R]. 2026.

　　安科瑞企业微电网设计与应用手册.2026.1月版