Dizajn i primena pametnih poluge za punjenje električnih vozila

Kao dizajner naplatnih stuba duboko uključen u industrijske projekte, svjedočio sam kako su električni vozila (EV) postala ključna sila u novoj energetskoj sceni Kine. Decenije napretka u elektronici položile su čvrst temelj za razvoj EV-a. Integracija V2G, tehnologija pohrane energije i visokoperformansnih baterija ne samo što omogućava usluge zamene baterija, već također potiče konvergenciju fotovoltaika, pohrane energije i inteligentnih sistema napajanja - misija na kojoj sam ponosan da doprinosem.

1. Razvojno stanje inteligentnih naplatnih stubova za EV

U kontekstu brze urbanizacije i rastućih ekoloških zabrinutosti, EV-ovi dobivaju podršku zbog svoje efikasnosti i održivosti. Kao dizajner, prioritetiram potrebe korisnika: real-time pristup lokacijama naplatnih stanica, precizne mogućnosti nadzora i inteligentne sisteme upravljanja. Ove zahtjeve naglašavaju trend prema pametnijoj i učinkovitijoj infrastrukturi napajanja.

Međunarodno, kompanije poput Tesle započele su korisnički prijateljske mobilne aplikacije koje omogućuju bezprekidnu navigaciju do naplatnih stanica s transparentnošću cijena. Unutar zemlje, kineske mrežne kompanije utvorile su široku mrežu od preko 600 naplatnih stanica i 20.000+ decentralizovanih stubova. Međutim, kompletne platforme koje integrišu real-time nadzor, obradu plaćanja i udaljeno upravljanje još uvek nedostaju - ključnu prazninu koju moj tim ima za cilj ispuniti.

2. Dizajn vrsta i prilagodba scenarija naplatnih stubova

Sa aspekta dizajna, naplatni stubovi se klasičiraju u dve glavne kategorije na osnovu snage izlaza:

• AC Naplatni stubovi: Pretvaraju strujni tok AC-e iz mreže u DC putem načinstvenih punjača. Sa tipičnim snagama od 7kW, 22kW ili 40kW, nude sporije brzine punjenja ali veću fleksibilnost. Idealni za stambene komplekse i parkirališta, ti stubovi odgovaraju potrebama noćnog punjenja.

• DC Naplatni stubovi (vanjski punjači): Direktno dostavljaju visoku snagu DC baterijama, preskačući načinstvene pretvarače. Sposobni 60kW, 120kW, 200kW ili čak više, strategijski su raspoređeni duž autoputa, na aerodromima i željezničkim stanicama kako bi zadovoljili potrebu za brzim punjenjem za dalekovode putovanja.

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

Moj pristup dizajnu je prilagođen specifičnim slučajevima upotrebe:

• AC Punjenje: Najprikladnije za male EV-e i hibride, ova metoda se oslanja na načinstvene punjače. Fokus dizajna: osiguranje kompatibilnosti sa različitim modelima vozila i robustne zaštitne sheme.

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

• Bežično punjenje: Iako teorijski obećavajuće za dinamičko punjenje, trenutne ograničenja u efikasnosti i usvajanju infrastrukture zahtevaju dodatni R&D pre praktične implementacije.

(2) Neophodnost sistema nadzora naplatnih stubova

Zbog osjetljivosti litij-ionskih baterija na parametre punjenja, prioritetiram sisteme real-time nadzora. Ovi sistemi imaju dvostruku funkciju: optimizaciju distribucije mreže slično benzinskim stanicama i zaštitu zdravlja baterija kroz tačno upravljanje punjenjem/iskoriscavanjem. Sigurnost i pouzdanost su neotklonivi imperativi dizajna.

4. Praktike dizajna hardverskih sklopova za naplatne stubove
4.1 Hardverska arhitektura kontrolera

Sistem kontrole, temeljen na procesoru C44Box, djeluje kao "mozak" naplatnog stuba. Orkestra upravljanje baterijama, prikupljanje podataka i korisnička sučelja - podržava funkcije poput upita balansa, udaljenog nadzora i real-time prikaz pokazatelja punjenja. Robustan hardverski temelj, uključujući strujne krugove, NandFlash memoriju i procesorske jedinice, osigurava stabilnost sistema.

4.2 Logika dizajna NandFlash kruga

Efikasno upravljanje podacima je ključno. Konfiguriram sistem da pokrene iz ROM-a za brz početak, dok NandFlash čuva ključne podatke kao što su čitanja senzora i istorije punjenja. Ova arhitektura omogućava brzi pristup interakcijama korisnika i sveobuhvatnu dijagnostiku grešaka.

4.3 Dizajn upravljanja snage izlaza

Ekstenzivno testiranje je validiralo mehanizam sigurnosti: detektovanje padanja napona za 50% u pilotnom krugu za dve uzastopne sekunde aktivira odspajanje prekidnika opterećenja, odmah zaustavlja punjenje u slučaju grešaka. Ovaj dizajn minimizira rizike i štiti opremu i korisnike.

5. Refleksije o dizajnu i perspektive industrije

Moje radionice na AC naplatnim stubovima istakle su i napredak i izazove. Kompleksnost integracije sistema i razvoja softvera naglašava potrebu za dubljom saradnjom između tijela standarda, institucija za testiranje i proizvođača. Buduće prioritete uključuju unapređenje inteligentnih platformi, napredovanje bežičnog punjenja i optimizaciju interakcija baterija-punjač.

Kao dizajneri, naša misija je evoluirati infrastrukturu napajanja od funkcionalne do intuitivne i besprekorno integrisane. Putem neprestanog inoviranja i saradnje između sektora, možemo ubrzati tranziciju ka održivom ekosustavu EV-a.