Dizajn in uporaba pametnih nabiralnikov za električna vozila

Kot oblikovalca naprav za polnjenje, ki sem globoko vključen v industrijske projekte, sem osebno opazoval, kako so električna vozila (EV) postala ključna sila v kitajskem novem energetskem pejzažu. Desetletja napredka v elektroniki so položili trdno osnovo za razvoj EV. Vključitev tehnologije V2G, shranjevanja energije in visokoperformančnih baterij ne le spodbuja storitve za menjavo baterij, ampak tudi spodbuja združevanje fotovoltaike, shranjevanja energije in inteligentnih sistemov za polnjenje – misija, kateri se ponosno prispevam.

1. Razvoj stanje inteligentnih stolpov za polnjenje EV

Na ozadju hitre urbanizacije in naraščajočih okoljskih skrbi pridobivajo EV priljubljenost zaradi učinkovitosti in trajnostnosti. Kot oblikovalca prednost dajem potrebam uporabnikov: hiter dostop do lokacij polnilnih stolpov, točne možnosti nadzora in inteligentni upravljalni sistemi. Te zahteve poudarjajo trend razvoja proti bolj pametni in učinkoviti infrastrukturi za polnjenje.

Mednarodno so podjetja, kot je Tesla, vodilna pri uporabniku prijaznih mobilnih aplikacij, ki omogočajo brezhibno navigacijo do polnilnih stolpov z preglednostjo cen. Domestično pa so kitajske mrežne družbe vzpostavile obsežno omrežje preko 600 polnilnih stolpov in več kot 20.000 decentraliziranih stolpov. Vendar pa še vedno manjka celovita platforma, ki bi združevala real-time nadzor, plačilni proces in oddaljeno upravljanje – ključna vrzel, ki jo želi moja ekipa odpraviti.

2. Oblikovanje in prilagajanje scenarijih polnilnih stolpov

Iz perspektive oblikovanja so polnilni stolpi razdeljeni na dve glavni kategoriji glede na moč izhoda:

• Stolpi za polnjenje z AC: Pretvarjajo mrežno oskrbo z AC v DC preko načrtovanih polnilnih naprav. Z tipičnimi močnimi ocenami 7kW, 22kW ali 40kW ponujajo počasnejše čase polnjenja, a večjo prožnost. So idealni za prebivalstvene komplekse in parkirišča, kjer se ujemajo s potrebami nočnega polnjenja.

• Stolpi za polnjenje z DC (polnilne naprave zunanje): Prenašajo visoko močno DC neposredno na baterije, izogibajo načrtovanim pretvorcem. Zmožni so za 60kW, 120kW, 200kW ali celo višje, so strategično razpostavljeni ob avtocestah, letališčih in železniških postajah, da zadovoljijo zahteve za hitro polnjenje za dolgovezno potovanje.

3. Metode polnjenja in logika oblikovanja sistema za nadzor
(1) Oblikovalske premisleke za tri metode polnjenja

Moj pristop oblikovanja je prilagojen specifičnim uporabniškim primerom:

• Polnjenje z AC: Najbolj primerno za majhna EV in hibrida, ta metoda se oslanja na načrtovane polnilne naprave. Fokus oblikovanja: zagotavljanje združljivosti z raznimi modeli vozil in močne varnostne vezave.

• Polnjenje z DC: Optimalizirano za avtobuse in komercialne flote, eliminira potrebo po načrtovanih pretvorcih, kar zmanjša težo vozila. Ključni izzivi oblikovanja vključujejo upravljanje moči in integracijo mreže.

• Brezžično polnjenje: Čeprav teoretično obetajoče za dinamično polnjenje, trenutne omejitve učinkovitosti in sprejetosti infrastrukture zahtevajo nadaljnji raziskovalni in razvojni del, preden bo praktično implementirano.

(2) Nujnost sistemov za nadzor polnilnih stolpov

Zaradi občutljivosti litij-ionskih baterij na parametre polnjenja, prednost dajem sistemom za real-time nadzor. Ti sistemi služita dvema namenoma: optimizacija distribucije omrežja, podobno benzinskim postajam, in zaščita zdravja baterije preko točnega nadzora nalaganja/razlaganja. Varovanje in zanesljivost sta nenegocirana oblikovalska imperativa.

4. Praksa oblikovanja strojne vezave za polnilne stolpe
4.1 Arhitektura strojnega nadzornika

Sistem nadzora, ki temelji na procesorju C44Box, deluje kot "mozg" polnilnega stolpa. Orkestira upravljanje baterij, zajemanje podatkov in uporabniške vmesnike – podpira funkcije, kot so preverjanje ravnovesja, oddaljen nadzor in real-time prikaz meril polnjenja. Trdna strojna osnova, vključno z močnimi vezavami, shrambo NandFlash in procesorskimi enotami, zagotavlja stabilnost sistema.

4.2 Logika oblikovanja vezave NandFlash

Učinkovito ravnanje s podatki je ključno. Sistem konfiguriram, da se zagnane iz ROM za hitro zagon, medtem ko NandFlash shranjuje ključne podatke, kot so branje senzorjev in zgodovine polnjenja. Ta arhitektura omogoča hitro dostop za interakcije uporabnika in celovito diagnostiko napak.

4.3 Oblikovanje nadzora izhoda moči

Razširjena testiranja so potrdila mehanizem za zaščito: zaznavanje 50% padca napetosti v pilotni vezavi za dva zaporedna sekundi aktivira odločilo odklopne vezave, kar takoj ustavi polnjenje v primeru napak. Ta oblika minimizira tveganja in zaščiti opremo in uporabnike.

5. Premisleki o oblikovanju in gledišča industrije

Moja delo na stolpih za polnjenje z AC je izpostavilo tako napredek kot izzive. Kompleksnost sistemskih integracij in razvoja programske opreme poudarja potrebo po globljem sodelovanju med standardizacijskimi telesi, institucijami za testiranje in proizvajalci. Prihodnje prioritete vključujejo izboljšanje pametnih platform, napredek brezžičnega polnjenja in optimizacijo interakcij baterije-polnilnice.

Kot oblikovalci je naša misija, da evoluiramo infrastrukturo za polnjenje od funkcionalne do intuitivne in brezhibno integrirane. Skozi neustalno inovacijo in sodelovanje med sektorji lahko pospešimo prehod k trajnostnemu ekosistemu EV.