Проектування та застосування інтелектуальних заряджальних стовпів для електромобілів

Як проектувальник зарядних стовпів, який глибоко залучений до індустріальних проектів, я особисто свідчав, як електромобілі (ЕМ) стали ключовою силою в новому енергетичному ландшафті Китаю. Десятиліття розвитку електроніки заклали міцний фундамент для розвитку ЕМ. Інтеграція V2G, технологій зберігання енергії та високопродуктивних батарей не тільки сприяє послугам по заміні батарей, але й стимулює зростання фотovoltaїки, систем зберігання енергії та інтелектуальних систем заряджання — це завдання, до якого я пишаюся своїм внеском.

1. Стан розвитку інтелектуальних зарядних стовпів для електромобілів

На тлі швидкої урбанізації та зростаючих екологічних проблем, ЕМ набирають популярності через свою ефективність та сталість. Як проектувальник, я приділяю пріоритет потребам користувачів: реальному доступу до розташування зарядних станцій, точним можливостям моніторингу та інтелектуальним системам управління. Ці вимоги підкреслюють тенденцію до розвитку більш інтелектуальної та ефективної інфраструктури заряджання.

На міжнародній арені, компанії, такі як Tesla, стали провідниками зручних мобільних додатків, які забезпечують безперервну навігацію до зарядних станцій з прозорою ціновою політикою. Усередині країни, мережеві компанії Китаю створили розгалужену мережу понад 600 зарядних станцій та більше 20 000 децентралізованих стовпів. Однак, комплексна платформа, що інтегрує реальний моніторинг, обробку платежів та віддалене управління, залишається недоступною — це критична прогалина, яку намагається заповнити моя команда.

2. Типовий дизайн та адаптація зарядних стовпів до різних сценаріїв

З точки зору дизайну, зарядні стовпи поділяються на дві основні категорії залежно від потужності:

• AC Зарядні стовпи: перетворюють мережеву AC енергію на DC через вбудовані зарядні пристрої. З типовими потужностями 7кВт, 22кВт або 40кВт, вони пропонують повільніші швидкості заряджання, але більшу гнучкість. Вони ідеально підходять для житлових комплексів та парковок, орієнтовані на потреби ночного заряджання.

• DC Зарядні стовпи (внебортові зарядні пристрої): надають високопотужний DC прямо до батарей, опинуючи вбудовані перетворювачі. Здатні до 60кВт, 120кВт, 200кВт або навіть більше, вони стратегічно розташовані вздовж автомобільних доріг, на аеропортах та залізничних вокзалах, щоб задовольнити потреби швидкого заряджання для довгих подорожей.

3. Методи заряджання та логіка проектування систем моніторингу
(1) Розгляд три методів заряджання

Мій підхід до проектування призначений для конкретних випадків використання:

• AC Зарядження: найкраще підходить для малих ЕМ та гібридів, цей метод спирається на вбудовані зарядні пристрої. Основна увага: забезпечення сумісності з різними моделями автомобілів та надійних захисних схем.

• DC Зарядження: оптимізовано для автобусів та комерційних флотів, виключає потребу у вбудованих перетворювачах, зменшуючи вагу автомобіля. Основні проектні виклики включають управління енергією та інтеграцію з мережею.

• Бездротове зарядження: хоча теоретично обіцяюче для динамічного зарядження, поточні обмеження ефективності та інфраструктурне прийняття вимагають подальших НДР перед практичною реалізацією.

(2) Необхідність систем моніторингу зарядних стовпів

З урахуванням чутливості літіє-іонних батарей до параметрів зарядження, я приділяю пріоритет системам реального часу. Ці системи мають подвійне призначення: оптимізація розподілу мережі, подібно до автозаправок, та забезпечення здоров'я батарей за допомогою точного контролю зарядження/розрядження. Безпека та надійність є невід'ємними принципами проектування.

4. Практики проектування апаратних схем для зарядних стовпів
4.1 Архітектура апаратного контролера

Система керування, заснована на процесорі C44Box, виступає як "мозок" зарядного стовпа. Вона координує управління батареями, збор даних та інтерфейси користувача — підтримуючи функції, такі як перевірка балансу, віддалений моніторинг та реальний час відображення метрик зарядження. Міцна апаратна основа, включаючи електропровідні схеми, NandFlash-зберігання та процесорні одиниці, забезпечує стабільність системи.

4.2 Логіка проектування NandFlash-схеми

Ефективне оброблення даних є критичним. Я налаштовую систему на запуск з ROM для швидкого старту, тоді як NandFlash зберігає важливі дані, такі як показники датчиків та історії зарядження. Ця архітектура дозволяє швидкий доступ для взаємодії користувачів та всебічну діагностику відмов.

4.3 Дизайн керування виводом енергії

Розширений тестування підтвердило безпечно механізм: виявлення 50% падіння напруги в пілотній схемі протягом двох послідовних секунд запускає відключення комутатора навантаження, немедленно зупиняючи зарядження у разі виникнення помилок. Цей дизайн мінімізує ризики та захищає як обладнання, так і користувачів.

5. Рефлексії щодо проектування та перспективи галузі

Моя робота над AC зарядними стовпами висвітлила як прогрес, так і виклики. Складність інтеграції систем та розробки програмного забезпечення підкреслює потребу в глибшій співпраці між організаціями стандартів, тестовими установами та виробниками. Пріоритети на майбутнє включають вдосконалення інтелектуальних платформ, розвиток бездротового зарядження та оптимізацію взаємодії батареї-зарядного пристрою.

Як проектувальники, наша місія полягає в тому, щоб розвивати інфраструктуру заряджання від функціональної до інтуїтивної та безперервно інтегрованої. Шляхом безустанної інновації та міжсекторальної співпраці, ми можемо прискорити переход до сталого екосистеми ЕМ.