Dizajn i primjena pametnih naplatnih stolova za EV

Kao dizajner naplatnih stupova duboko uključen u industrijske projekte, svjedočio sam izravno kako su električna vozila (EV) postala ključna sila u novom energetskom pejzažu Kine. Decenije napretka u elektrotehnici položile su temelj razvoju EV-a. Integracija V2G tehnologija, tehnologija pohrane energije i visokoperformantnih baterija ne samo što omogućuje usluge zamjene baterija, već potiče konvergenciju fotovoltaika, pohrane energije i inteligentnih sustava za punjenje — misija kojoj sam ponosan što pridonosim.

1. Razvojno stanje inteligentnih naplatnih stupova za EV

Na pozadini brzog urbaniziranja i rastućih ekoloških zabrinutosti, EV-ovi dobivaju sve više prihvaćenja zbog svoje učinkovitosti i održivosti. Kao dizajner, prioritetiram korisničke potrebe: stvarno vrijeme pristupa lokacijama naplatnih postaja, precizne mogućnosti nadzora i inteligentne upravljačke sustave. Ove zahtjeve podcrtavaju trend prema pametnijoj i učinkovitijoj infrastrukturi za punjenje.

Međunarodno, kompanije poput Tesle predvodile su korisničko prijateljske mobilne aplikacije koje omogućuju bezprekidnu navigaciju do naplatnih postaja s transparentnošću cijena. Unutar zemlje, kineske mrežne kompanije uspostavile su široku mrežu od preko 600 naplatnih postaja i 20.000+ decentraliziranih stupova. Međutim, kompletan platforma koji integrira stvarno vrijeme nadzora, obradu plaćanja i udaljeno upravljanje još uvijek nedostaje — ključna je praznina koju moj tim pokušava riješiti.

2. Dizajn vrsta i prilagodbu scenarija naplatnim stupovima

S perspektive dizajna, naplatni stupovi su klasificirani u dvije glavne kategorije prema snazi izlaza:

• Naplatni stupovi na AC strujni tok: Pretvaraju struju iz mreže na AC u DC putem načinstvenih punača. S tipičnom snazju od 7kW, 22kW ili 40kW, nude sporije brzine punjenja, ali veću fleksibilnost. Idealni su za stambene komplekse i parkirališta, te se poravnaju s potrebama noćnog punjenja.

• Naplatni stupovi na DC strujni tok (vanbordo punači): Direktno dostavljaju visoku snagu DC baterijama, preskačući načinstvene pretvarače. Mogu dosegnuti 60kW, 120kW, 200kW ili čak više, pa se strategijski raspoređuju duž autocesta, na aerodromima i željezničkim stanicama kako bi zadovoljavale brze potrebe za punjenjem za dugoročno putovanje.

3. Metode punjenja i logika dizajna sustava nadzora
(1) Razmatranja u dizajnu tri metode punjenja

Moj pristup dizajnu prilagođen je specifičnim slučajevima korištenja:

• Punjenje na AC: Najprikladnije za male EV-ove i hibridne vozila, ova metoda oslanja se na načinstvene punače. Fokus dizajna: osiguravanje kompatibilnosti s različitim modelima vozila i robustne zaštitne sklopove.

• Punjenje na DC: Optimizirano za autobuse i komercijalne flote, eliminira potrebu za načinstvenim pretvaračima, smanjujući masu vozila. Ključni izazovi u dizajnu uključuju upravljanje snagom i integraciju mreže.

• Bežično punjenje: Iako teoretski obiecavajuće za dinamičko punjenje, trenutne ograničenja u učinkovitosti i prihvaćenju infrastrukture zahtijevaju dodatno I&R prije praktične implementacije.

(2) Neophodnost sustava nadzora naplatnih stupova

Uz osetljivost litij-ionskih baterija na parametre punjenja, prioritetiram sustave stvarnog vremena nadzora. Ovi sustavi služe dvojnu svrhu: optimizaciju distribucije mreže slično benzinskim postajama i zaštitu zdravlja baterija kroz točno upravljanje punjenjem/ispunjavanjem. Sigurnost i pouzdanost su neopoziva imperativi dizajna.

4. Prakse dizajna hardverskih sklopova za naplatne stupove
4.1 Arhitektura hardvera kontrolera

Kontrolni sustav, temeljen na procesoru C44Box, djeluje kao "mozak" naplatnog stupca. Koordinira upravljanje baterijama, prikupljanje podataka i korisničke sučelja — podržava funkcije poput upita o stanju, udaljenog nadzora i stvarnog prikaza metrika punjenja. Robustan hardverski temelj, uključujući strujne sklope, NandFlash pohranu i procesorske jedinice, osigurava stabilnost sustava.

4.2 Logika dizajna NandFlash sklopa

Efikasno upravljanje podacima je ključno. Konfiguriram sustav da pokrene iz ROM-a za brzi pokret, dok NandFlash pohranjuje ključne podatke poput čitanja senzora i povijesti punjenja. Ova arhitektura omogućuje brz pristup interakcijama korisnika i kompletne dijagnostike grešaka.

4.3 Dizajn upravljanja izlaznom snagom

Prošireno testiranje je potvrdilo mehanizam sigurnosti: detekcija padanja napona od 50% u pilotnom sklop za dva uzastopna sekunde aktivira isključivanje prekidača opterećenja, odmah zaustavlja punjenje u slučaju grešaka. Ovaj dizajn minimizira rizike i štiti opremu i korisnike.

5. Refleksije o dizajnu i pregled industrije

Moje rad na naplatnim stupovima na AC strujni tok isticali su i napredak i izazove. Kompleksnost integracije sustava i razvoja softvera naglašava potrebu za dubljom suradnjom među tijelima standarda, institucijama za ispitivanje i proizvođačima. Buduće prioritete uključuju unapređenje inteligentnih platformi, napredak bežičnog punjenja i optimizaciju interakcija baterija-punač.

Kao dizajneri, naša je misija evoluirati infrastrukturu za punjenje od funkcionalne do intuitivne i bezbrižno integrirane. Kroz neprekidnu inovaciju i suradnju između sektora, možemo ubrzati prijelaz na održivi eko sistem EV.