Дизайн ба уншигт амтлагчийн чадварлаг зарцуулалтын станцуудын үйлдвэрлэл ба ашиглалт

به عنوان یک طراح پایانه‌ی شارژ کننده عمیقاً درگیر در پروژه‌های صنعتی، شاهد اول‌مرتبه تبدیل شدن خودروهای برقی (EVs) به نیروی محوری در منظر انرژی جدید چین بودم. دهه‌ها پیشرفت در الکترونیک پایه‌ای مطمئن برای توسعه EVs فراهم کرده است. یکپارچه‌سازی V2G، فناوری‌های ذخیره‌سازی انرژی و باتری‌های با عملکرد بالا نه تنها خدمات تعویض باتری را تسهیل می‌کند بلکه همگرایی فتوولتائیک، ذخیره‌سازی انرژی و سیستم‌های شارژ هوشمند را می‌راند - یک مأموریت که از آن خوشحال می‌شوم که به آن کمک می‌کنم.

1. وضعیت توسعه پایانه‌های شارژ هوشمند خودروهای برقی

در مقابل زمینه‌ی شهرنشینی سریع و نگرانی‌های محیطی رو به افزایش، خودروهای برقی به دلیل کارایی و پایداری آنها جذابیت پیدا کرده‌اند. به عنوان یک طراح، نیازهای مرکزی کاربر را اولویت می‌دهم: دسترسی زنده به مکان‌های پایانه‌های شارژ، قابلیت‌های نظارت دقیق و سیستم‌های مدیریت هوشمند. این الزامات تاکید بر روند توسعه به سمت زیرساخت‌های شارژ هوشمندتر و کارآمدتر می‌کنند.

بین‌المللی، شرکت‌هایی مانند تسلا برنامه‌های موبایل کاربرپسند را معرفی کرده‌اند که با شفافیت قیمتی به مسیریابی ساده به پایانه‌های شارژ کمک می‌کنند. داخلی، شرکت‌های شبکه چین یک شبکه گسترده از بیش از 600 پایانه شارژ و 20000+ پایانه‌ی پخش‌شده را تأسیس کرده‌اند. با این حال، یک پلتفرم جامع که نظارت زنده، پرداخت و مدیریت دوردست را یکپارچه می‌کند هنوز به دست نیامده است - یک شکاف حیاتی که تیم من قصد دارد آن را پر کند.

2. طراحی نوع و سازگاری سناریوی پایانه‌های شارژ

از دیدگاه طراحی، پایانه‌های شارژ بر اساس خروجی قدرت به دو دسته اصلی تقسیم‌بندی می‌شوند:

• پایانه‌های شارژ AC: تغییر انرژی AC تأمین شده توسط شبکه به DC از طریق شارژرهای موجود در خودرو. با نرخ‌های توان معمول 7kW، 22kW یا 40kW، آنها سرعت شارژ کندتر اما انعطاف‌پذیری بیشتری ارائه می‌دهند. برای مجتمع‌های مسکونی و پارکینگ‌ها مناسب هستند و با نیازهای شارژ شبی ارتباط دارند.

• پایانه‌های شارژ DC (شارژرهای خارج از خودرو): تحویل توان DC بالا مستقیماً به باتری‌ها بدون استفاده از تبدیل‌کننده‌های موجود در خودرو. قادر به 60kW، 120kW، 200kW یا حتی بالاتر، آنها به طور استراتژیک در طول بزرگراه‌ها، فرودگاه‌ها و ایستگاه‌های راه‌آهن نصب شده‌اند تا نیازهای شارژ سریع برای سفرهای طولانی را برآورده کنند.

3. روش‌های شارژ و منطق طراحی سیستم نظارت
(1) ملاحظات طراحی برای سه روش شارژ

رویکرد طراحی من برای موارد استفاده خاص سفارشی شده است:

• شارژ AC: مناسب‌ترین برای خودروهای برقی کوچک و هیبریدی، این روش به شارژرهای موجود در خودرو متکی است. تمرکز طراحی: تضمین سازگاری با مدل‌های مختلف خودرو و مدار محافظ قوی.

• شارژ DC: بهینه‌سازی شده برای اتوبوس‌ها و ناوگان‌های تجاری، این روش نیاز به تبدیل‌کننده‌های موجود در خودرو را حذف می‌کند و وزن خودرو را کاهش می‌دهد. چالش‌های طراحی کلیدی شامل مدیریت توان و یکپارچه‌سازی شبکه است.

• شارژ بی‌سیم: در حالی که از نظر نظری برای شارژ پویا وعده دارد، محدودیت‌های فعلی در کارایی و پذیرش زیرساخت لازم است قبل از پیاده‌سازی عملی تحقیق و توسعه بیشتری انجام شود.

(2) ضرورت سیستم‌های نظارت پایانه‌های شارژ

با توجه به حساسیت باتری‌های لیتیوم-یون به پارامترهای شارژ، من سیستم‌های نظارت زنده را اولویت می‌دهم. این سیستم‌ها دو هدف دارند: بهینه‌سازی توزیع شبکه مشابه ایستگاه‌های بنزین و حفاظت از سلامت باتری از طریق کنترل دقیق شارژ/رها. ایمنی و قابلیت اطمینان الزامات طراحی غیرقابل تفاوض هستند.

4. شیوه‌های طراحی مدار سخت‌افزاری پایانه‌های شارژ
4.1 معماری سخت‌افزاری کنترل‌کننده

سیستم کنترل، با پردازنده C44Box به عنوان "مغز" پایانه شارژ عمل می‌کند. آن می‌کنترل مدیریت باتری، جمع‌آوری داده‌ها و رابط‌های کاربری - توابعی مانند پرسش موجودی، نظارت دوردست و نمایش زنده معیارهای شارژ را پشتیبانی می‌کند. یک پایه سخت‌افزاری محکم، شامل مدارهای توان، NandFlash ذخیره‌سازی و واحد‌های پردازشی، اطمینان از ثبات سیستم را فراهم می‌کند.

4.2 منطق طراحی مدار NandFlash

مدیریت موثر داده‌ها حیاتی است. سیستم را به گونه‌ای تنظیم می‌کنم که از ROM برای راه‌اندازی سریع بوت شود، در حالی که NandFlash داده‌های مهم مانند خواندن سنسورها و تاریخچه شارژ را ذخیره می‌کند. این معماری امکان دسترسی سریع برای تعاملات کاربر و تشخیص جامع خطا را فراهم می‌کند.

4.3 طراحی کنترل خروجی توان

آزمایش‌های گسترده یک مکانیسم ایمنی را تأیید کرده‌اند: شناسایی کاهش ولتاژ 50٪ در مدار pilot برای دو ثانیه متوالی منجر به قطع مسیر بار می‌شود و در صورت وجود خرابی، شارژ را فوراً متوقف می‌کند. این طراحی ریسک‌ها را کاهش می‌دهد و هم تجهیزات و هم کاربران را محافظت می‌کند.

5. بازتاب‌های طراحی و چشم‌انداز صنعت

کار من بر روی پایانه‌های شارژ AC هم پیشرفت‌ها و هم چالش‌ها را نشان داده است. پیچیدگی یکپارچه‌سازی سیستم و توسعه نرم‌افزار تأکید می‌کند بر نیاز به همکاری عمیق‌تر بین ارگان‌های استاندارد، مؤسسات آزمایش و تولیدکنندگان. اولویت‌های آینده شامل تکامل پلتفرم‌های هوشمند، پیشرفت شارژ بی‌سیم و بهینه‌سازی تعاملات باتری-شارژر است.

به عنوان طراحان، مأموریت ما تکامل زیرساخت شارژ از عملکردی به شهودی و یکپارچه است. از طریق نوآوری‌های پی‌درپی و همکاری بین‌بخشی، می‌توانیم گذار به یک اکوسیستم پایدار EVs را تسریع کنیم.