Проектиране и приложение на интелигентни зарядни колонки за електромобили

Като проектировчик на зарядни станции, дълбоко включени в индустриални проекти, аз съм бил свидетел на това как електромобилите (EVs) са станали ключева сила в новата енергийна пейзаж на Китай. Десетилетия на напредък в електрониката са заложили здрав фундамент за развитието на EV. Интеграцията на V2G, технологии за съхранение на енергия и високопроизводителни батерии не само облекчава услуги за замяна на батерии, но и насърчава конвергенцията на фотоелектричество, съхранение на енергия и интелигентни системи за зареждане - мисия, която съм горд да допринасям.

1. Състояние на разработката на интелигентни зарядни станции за електромобили

Срещу фона на бързата урбанизация и нарастващите екологични проблеми, EVs печелят популярност поради ефективността и устойчивостта им. Като проектировчик, аз придавам приоритет на потребности, центрирани върху потребителите: реално време достъп до местоположенията на зарядни станции, прецизни капацитети за наблюдение и интелигентни системи за управление. Тези изисквания подчертават тенденцията към по-интелигентна и по-ефективна инфраструктура за зареждане.

На международно ниво, компании като Tesla са пионери в потребителски приложения, които позволяват безпроблемно намиране на зарядни станции с прозрачност на цените. Вътрешно, електрическите компании в Китай са установили обширна мрежа от над 600 зарядни станции и 20,000+ децентрализирани точки. Но все още липсва всестранна платформа, интегрираща реално време наблюдение, обработка на плащания и отдалечено управление - критичен пробел, който моята екипа се стреми да попълни.

2. Проектиране на типове и адаптация към сценарии на зарядни станции

От гледна точка на проектирането, зарядните станции се класифицират в две основни категории въз основа на мощността:

• AC Зарядни станции: Преобразуват AC енергия, доставена от мрежата, в DC чрез зарядни устройства на борда. С типични мощности от 7кВт, 22кВт или 40кВт, те предлагат по-бавни скорости на зареждане, но по-голяма гъвкавост. Идеални за жилищни комплекси и парковки, тези станции се съобразяват с нуждите за нощно зареждане.

• DC Зарядни станции (внешни зарядни устройства): Предоставят високомощностен DC директно към батерии, минавайки през преобразуватели на борда. Способни на 60кВт, 120кВт, 200кВт или дори повече, те се разполагат стратегически по автостради, в летища и железопътни stations, за да удовлетворят бързи нужди за зареждане при дълги пътувания.

3. Методи за зареждане и логика на проектиране на системи за наблюдение
(1) Разходи за проектиране на три метода за зареждане

Моят подход към проектирането е персонализиран за конкретни случаи на използване:

• AC Зареждане: Най-подходящо за малки EVs и хибриди, този метод зависи от зарядни устройства на борда. Фокус в проектирането: осигуряване на съвместимост с различни модели на автомобили и робустни защитни схеми.

• DC Зареждане: Оптимизирано за автобуси и комерсиални флоти, то елиминира нуждата от преобразуватели на борда, намалявайки масата на автомобила. Ключови предизвикателства в проектирането включват управление на мощността и интеграция в мрежата.

• Безжична заредба: Макар теоретично да е многообещаваща за динамична заредба, текущите ограничения в ефективността и приемството на инфраструктурата изискват допълнителни изследвания и развитие преди практическата реализация.

(2) Необходимост от системи за наблюдение на зарядни станции

Учитывайки чувствителността на литий-ионните батерии към параметрите на зареждане, аз придавам приоритет на системи за реално време наблюдение. Тези системи служат на две цели: оптимизиране на разпределението на мрежата, аналогично на бензиностанциите, и защита на здравето на батерията чрез прецизно контролиране на зареждане/разряждане. Безопасността и надеждността са непрекосими принципи в проектирането.

4. Практики за проектиране на хардуерни схеми за зарядни станции
4.1 Архитектура на хардуера на контролера

Системата за управление, базирана на процесора C44Box, действа като "мозък" на зарядната станция. Тя координира управлението на батерията, придобиването на данни и потребителските интерфейси - поддържа функции като проверка на баланс, отдалечено наблюдение и реално време показване на метрики за зареждане. Робустна хардуерна основа, включваща силови схеми, NandFlash съхранение и процесорни единици, гарантира стабилността на системата.

4.2 Логика на проектиране на NandFlash схеми

Ефективното обработване на данни е критично. Аз конфигурирам системата да стартира от ROM за бърз започване, докато NandFlash съхранява важни данни, такива като четене на сензори и истории на зареждане. Тази архитектура позволява бърз достъп за потребителски взаимодействия и обширна диагностика на грешки.

4.3 Проектиране на контрол на изходната мощност

Екстензивни тестове са потвърдили механизъм за сигурност: детектиране на 50% спад в напрежението на пилотния контур за две последователни секунди активира прекъсване на контактната ключалка, спирайки зареждането веднага в случай на дефект. Този дизайн минимизира рисковете и защитава както оборудването, така и потребителите.

5. Размисли за проектирането и преглед на индустрията

Моята работа върху AC зарядни станции е подчертали както напредък, така и предизвикателства. Комплексността на интеграцията на системите и разработката на софтуера подчертава необходимостта от по-дълбока сътрудничество между стандартизационни органи, институции за тестване и производители. Бъдещи приоритети включват усъвършенстване на интелигентни платформи, напредък в безжичното зареждане и оптимизиране на взаимодействията между батерия и зарядно устройство.

Като проектировчици, нашата мисия е да развиваме инфраструктурата за зареждане от функционална до интуитивна и бесшумно интегрирана. Чрез непрестанна иновация и сътрудничество между сектори, можем да ускорим прехода към устойчива екосистема на EV.