Conception et application des bornes de recharge intelligentes pour véhicules électriques

En tant que concepteur de bornes de recharge impliqué dans des projets industriels, j'ai été témoin de la façon dont les véhicules électriques (VE) sont devenus une force majeure dans le paysage énergétique chinois. Des décennies d'avancées en électronique ont jeté les bases solides du développement des VE. L'intégration de la technologie V2G, des technologies de stockage d'énergie et des batteries haute performance facilite non seulement les services d'échange de batteries, mais stimule également la convergence des systèmes photovoltaïques, de stockage d'énergie et de recharge intelligente—une mission à laquelle je suis fier de contribuer.

1. État de développement des bornes de recharge intelligentes pour VE

Face à l'urbanisation rapide et aux préoccupations environnementales croissantes, les VE gagnent en popularité en raison de leur efficacité et de leur durabilité. En tant que concepteur, je privilégie les besoins centrés sur l'utilisateur : un accès en temps réel aux emplacements des stations de recharge, des capacités de surveillance précises et des systèmes de gestion intelligents. Ces exigences soulignent la tendance vers une infrastructure de recharge plus intelligente et plus efficace.

À l'échelle internationale, des entreprises comme Tesla ont ouvert la voie avec des applications mobiles conviviales qui permettent une navigation fluide vers les stations de recharge avec une transparence des prix. Sur le plan national, les entreprises de réseau électrique chinoises ont établi un vaste réseau de plus de 600 stations de recharge et 20 000 piles décentralisées. Cependant, une plateforme complète intégrant la surveillance en temps réel, le traitement des paiements et la gestion à distance reste à développer—un écart critique que mon équipe cherche à combler.

2. Conception des types et adaptation aux scénarios des bornes de recharge

D'un point de vue de conception, les bornes de recharge sont classées en deux catégories principales selon la puissance de sortie :

• Bornes de recharge AC : Convertissent l'électricité AC fournie par le réseau en DC via des chargeurs embarqués. Avec des puissances typiques de 7kW, 22kW ou 40kW, elles offrent des vitesses de recharge plus lentes mais une plus grande flexibilité. Idéales pour les complexes résidentiels et les parkings, ces bornes s'alignent sur les besoins de recharge nocturne.

• Bornes de recharge DC (chargeurs hors-bord) : Fournissent directement une puissance DC élevée aux batteries, en contournant les convertisseurs embarqués. Capables de 60kW, 120kW, 200kW ou même plus, elles sont stratégiquement déployées le long des autoroutes, dans les aéroports et les gares pour répondre aux besoins de recharge rapide pour les longs trajets.

3. Méthodes de recharge et logique de conception des systèmes de surveillance
(1) Considérations de conception pour trois méthodes de recharge

Mon approche de conception est adaptée à des cas d'utilisation spécifiques :

• Recharge AC : La meilleure option pour les petits VE et les hybrides, cette méthode repose sur des chargeurs embarqués. Le focus de la conception : assurer la compatibilité avec divers modèles de véhicules et une protection robuste des circuits.

• Recharge DC : Optimisée pour les bus et les flottes commerciales, elle élimine le besoin de convertisseurs embarqués, réduisant ainsi le poids des véhicules. Les principaux défis de conception incluent la gestion de la puissance et l'intégration au réseau.

• Recharge sans fil : Bien que prometteuse théoriquement pour la recharge dynamique, les limitations actuelles en termes d'efficacité et d'adoption de l'infrastructure nécessitent davantage de R&D avant une mise en œuvre pratique.

(2) Nécessité des systèmes de surveillance des bornes de recharge

Compte tenu de la sensibilité des batteries lithium-ion aux paramètres de charge, je privilégie les systèmes de surveillance en temps réel. Ces systèmes remplissent un double objectif : optimiser la distribution du réseau à la manière des stations-service et protéger la santé des batteries grâce à un contrôle précis de la charge/décharge. La sécurité et la fiabilité sont des impératifs de conception incontournables.

4. Pratiques de conception de circuits matériels pour les bornes de recharge
4.1 Architecture matérielle du contrôleur

Le système de contrôle, ancré par le processeur C44Box, agit comme le "cerveau" de la borne de recharge. Il orchestre la gestion des batteries, l'acquisition de données et les interfaces utilisateur—soutenant des fonctions telles que les consultations de solde, la surveillance à distance et l'affichage en temps réel des métriques de recharge. Une base matérielle robuste, y compris des circuits de puissance, des unités de stockage NandFlash et des unités de traitement, garantit la stabilité du système.

4.2 Logique de conception du circuit NandFlash

La gestion efficace des données est cruciale. Je configure le système pour démarrer depuis la ROM pour un démarrage rapide, tandis que le NandFlash stocke des données critiques telles que les lectures de capteurs et les historiques de recharge. Cette architecture permet un accès rapide pour les interactions utilisateur et une diagnostic complète des pannes.

4.3 Conception du contrôle de la puissance de sortie

Des tests extensifs ont validé un mécanisme de sécurité : la détection d'une chute de tension de 50% dans le circuit pilote pendant deux secondes consécutives déclenche la déconnexion du commutateur de charge, arrêtant immédiatement la recharge en cas de panne. Cette conception minimise les risques et protège à la fois l'équipement et les utilisateurs.

5. Réflexions sur la conception et perspectives de l'industrie

Mon travail sur les bornes de recharge AC a mis en lumière à la fois des progrès et des défis. La complexité de l'intégration des systèmes et du développement logiciel souligne la nécessité d'une collaboration plus approfondie entre les organismes de normalisation, les institutions de test et les fabricants. Les priorités futures comprennent l'amélioration des plateformes intelligentes, le développement de la recharge sans fil et l'optimisation des interactions batterie-chargeur.

En tant que concepteurs, notre mission est d'évoluer l'infrastructure de recharge de fonctionnelle à intuitive et parfaitement intégrée. Grâce à une innovation incessante et à une coopération intersectorielle, nous pouvons accélérer la transition vers un écosystème durable de VE.