Návrh a Aplikace Chytrých Dobíjecích Stanic pro Elektromobily

Jako návrhář nabíjecích stanic hluboce zapojený do průmyslových projektů, byl jsem svědkem toho, jak se elektrická vozidla (EV) stala klíčovou silou v novém energetickém krajinném plánu Číny. Desetiletí pokroku v elektrotechnice položilo pevnou základnu pro vývoj EV. Integrace technologií V2G, úložných technologií a vysokovýkonných baterií nejen podporuje služby s výměnou baterií, ale také podporuje konvergenci fotovoltaiky, úložných technologií a inteligentních systémů nabíjení - misi, které se hrdinsky přičinuji.

1. Stav vývoje inteligentních nabíjecích stanic pro EV

Na pozadí rychlé urbanizace a rostoucích ekologických obav získávají EV na popularitě díky své efektivitě a udržitelnosti. Jako návrhář dávám přednost potřebám uživatelů: okamžitému přístupu k umístěním nabíjecích stanic, přesným možnostem sledování a inteligentním řídicím systémům. Tyto požadavky zdůrazňují trend vývoje směrem k chytřejší a efektivnější infrastruktuře pro nabíjení.

Na mezinárodní úrovni společnosti jako Tesla vedly s uživatelsky přívětivými mobilními aplikacemi, které umožňují plynulou navigaci k nabíjecím stanicím s transparentností cen. Domácí síťové společnosti v Číně založily rozsáhlou síť více než 600 nabíjecích stanic a 20 000+ decentralizovaných stanic. Nicméně komplexní platforma integrující reálné časové sledování, zpracování plateb a vzdálené správy dosud chybí - kritickou meziru, kterou má tým za cíl vyřešit.

2. Typový návrh a adaptace nabíjecích stanic na různé scénáře

Z hlediska návrhu jsou nabíjecí stanice rozděleny do dvou hlavních kategorií podle výkonu:

• Stanice pro nabíjení střídavým proudem (AC): Převádí střídavý proud ze sítě na stejnosměrný proud prostřednictvím palubních nabíječek. S typickým výkonem 7 kW, 22 kW nebo 40 kW nabízejí pomalejší rychlost nabíjení, ale větší flexibilitu. Jsou ideální pro bytové komplexy a parkoviště, kde odpovídají potřebám nočního nabíjení.

• Stanice pro nabíjení stejnosměrným proudem (DC) (palubní nabíječe): Dodávají vysoký výkon stejnosměrného proudu přímo do baterií, vynechávají palubní převodníky. Schopné 60 kW, 120 kW, 200 kW nebo i vyšší, jsou strategicky nasazeny podél dálnic, na letištích a na železničních stanicích, aby splňovaly potřeby rychlého nabíjení pro dlouhé vzdálenosti.

3. Metody nabíjení a logika návrhu monitorovacího systému
(1) Návrhové zvážení tří metod nabíjení

Můj návrh je přizpůsoben specifickým použitím:

• Nabíjení AC: Nejlépe vhodné pro malá EV a hybridní vozidla, tato metoda využívá palubní nabíječe. Fokus návrhu: zajistit kompatibilitu s různými modely vozidel a robustní ochrannou obvodovou součásti.

• Nabíjení DC: Optimalizované pro autobusy a komerční flotily, eliminuje potřebu palubních převodníků, což snižuje hmotnost vozidla. Klíčové návrhové výzvy zahrnují správu energie a integraci do sítě.

• Bezdrátové nabíjení: I když teoreticky slibné pro dynamické nabíjení, aktuální omezení v efektivitě a adopci infrastruktury vyžadují další výzkum a vývoj před praktickým zavedením.

(2) Nutnost monitorovacích systémů pro nabíjecí stanice

S ohledem na citlivost litiových iontových baterií na parametry nabíjení, dávám přednost systémům s reálným časovým sledováním. Tyto systémy mají dvojí účel: optimalizaci distribuce sítě podobně jako benzínové stanice a ochranu zdraví baterií prostřednictvím přesného řízení nabíjení a vybíjení. Bezpečnost a spolehlivost jsou nezbytnými návrhovými imperativy.

4. Praxe návrhu hardwarových obvodů pro nabíjecí stanice
4.1 Hardwarová architektura kontroléru

Řídicí systém, zakotvený procesorem C44Box, funguje jako „mozek“ nabíjecí stanice. Koordinuje správu baterií, sběr dat a uživatelské rozhraní - podporuje funkce jako kontrola zůstatku, vzdálené sledování a reálně časové zobrazení metrik nabíjení. Robustní hardwarová základna, včetně napájecích obvodů, úložiště NandFlash a zpracovatelských jednotek, zajišťuje stabilitu systému.

4.2 Logika návrhu obvodu NandFlash

Efektivní zpracování dat je klíčové. Konfiguruji systém k startu z ROM pro rychlý spuštění, zatímco NandFlash ukládá klíčová data, jako jsou čtení senzorů a historie nabíjení. Tato architektura umožňuje rychlý přístup pro interakce uživatelů a komplexní diagnostiku poruch.

4.3 Návrh řízení výkonu výstupu

Rozsáhlé testování ověřilo bezpečnostní mechanismus: detekce 50% klesnutí napětí v pilotním obvodu po dobu dvou po sobě jdoucích sekund aktivuje odpojení přepínače zátěže, okamžitě zastavující nabíjení v případě poruchy. Tento návrh minimalizuje rizika a chrání jak vybavení, tak uživatele.

5. Reflektory návrhu a průmyslový výhled

Moje práce na stanicích pro nabíjení AC ukázala jak pokroky, tak výzvy. Složitost integrace systému a vývoje softwaru zdůrazňuje potřebu hlubší spolupráce mezi standardizačními orgány, testovacími institucemi a výrobci. Budoucí priority zahrnují zdokonalení inteligentních platforem, rozvoj bezdrátového nabíjení a optimalizaci interakcí mezi bateriemi a nabíječkami.

Jako návrháři máme za cíl evoluci infrastruktury pro nabíjení od funkční k intuitivní a bezproblémově integrované. Prostřednictvím neúnavné inovace a spolupráce napříč sektory můžeme urychlit přechod k udržitelnému ekosystému EV.