Кои аспекти включва дизайна на зареждащи станции за електрически автомобили

Като фронтлайн дизайнер, всеки ден работя върху зарядни колонки за електромобили. В условията на влошаващата се глобална климатична промяна и бързия икономически растеж на Китай, зелената мобилност като електрически коли и велосипеди процъфтява, но проблемите с зареждането стават все по-важни. Рискованото зареждане чрез "Обикалящи жици" е споразумение, което е подстенило огромно търсене за професионални колонки. Участвах в преобразуването на зарядните колонки в жилищния комплекс CNPC First Construction и споделям своите практически опити.

I. Индустриален контекст
(1) Електромобили: Технологично развитие

Днешните електромобили, от електровелосипеди и трицикли до електроколи, използват AC зарядни колонки. Прогресът в технологията на батерии – по-висока енергийна гъстота от НИОК, литий-ионни/твърди батерии, преминаване към бързо зареждане – плюс умна езда и технологията "кола-към-мрежа" (която позволява автоматична езда, круиз контрол, дистанционно наблюдение и т.н.) са трансформирали електромобилите.

(2) Зарядни колонки: Бързо развиващ се пазар

Разделени на AC/DC (AC е по-общи), пазарът на зарядни колонки в Китай е експлодирал, достигайки 10,804 милиона единици до юли 2024 г. Те са разпределени централизовано (за големи паркинги, транспорт) или децентрализовано (за малки паркинги, общности). Аз се фокусирам върху нискомощностните децентрализирани AC колонки, които доставят енергия до вградените зарядни устройства (преобразувани в DC).

II. Дизайн на зарядни колонки: От стандарти до персонализирани решения
(1) Общи изисквания: Безопасност, функционалност, инсталация

Планирането трябва да вземе предвид енергийната, пожарната и водната инфраструктура. Разположете колонките така, че да имат лесен достъп до енергия, далеч от опасности, в области с ниска прах и без корозия (или в посока на вятъра, ако е необходимо). Избегнете вибрации, осигурете достъп за трафик и запазвайте безопасно разстояние от поне 40 см от конструкциите за поддръжка.

Функционално, интерфейсите следват обединени стандарти за универсална съвместимост. Са необходими множество опции за енергия, ефективно преобразуване, защита срещу помрачения, дистанционно наблюдение, диагностика на грешки (с аларми/изпращане на информация) и различни начини на плащане (WeChat/Alipay/карти).

Инсталация: Колонките, монтирани на пода, изискват основание височина 0,2 м (по-голямо с поне 0,05 м от колонката) за области без покрив. Стенни колонки се прикрепят вертикално към стените, оперативна височина, използваеми с/без покрив.

(2) Колонки за електровелосипеди: Проект CNPC First Construction

Преди преобразуването, зареждането чрез "летящи жици" беше рисковано. Дизайнахме колонки за електровелосипеди, добавяйки ги на входовете на блоковете (общности без покрив като Zhongyou Garden) или в покриви (например, Zhongyou Huayuan).

• Разпределение на енергията: Цепи обслужват 6-8 колонки, използвайки WDZ-BYJ (F) - 0.8/1KV - 3×6 мм² жици (защитени със стоманени тръби до разпределителни кутии, свързани с горните ниво резервни цепи). TN-S заземяване: колонките, монтирани на пода, се свързват с главната мрежа, стенни колонки (и покриви) се заземяват чрез 40×4 оцинковани плоски стоманени профили. Всяка колонка поддържа ≤1200W електровелосипеди, с еднофазни контакти в покриви. Кабели (0.6/1kV медни ядра) и жици (без халогени, противопожарни) използват PVC каналите/тръби в помещения, директно зариване вън (с оцинковани стоманени тръби за влизане в сгради, запечатани, за да предотвратят вода). Колонките, монтирани на пода, се поставят в открити пространства пред входовете на блоковете; стенни колонки на стените на блоковете (0.7-1.1м височина, еднакви за общността, 1.2-1.5м разстояние).

• Избор: Всяко контактно място има 220V/10A/50Hz, 2.0% точност статичен енергиен метър (съхранява данни за 2 периода на плащане, защитен срещу загуба/подправяне). Колонките записват начало/края на зареждането, мощността преди/след (нулира се след зареждането), с карта/QR код плащане и IP54+ защита (защита срещу натоварване/краткосрочно замыкание/утечка).

(3) Колонки за електроколи: Преобразуване на паркинга

Добавени са децентрализирани AC колонки (по една за всяко паркомясто) за лесна управляване, разположени удобно.

• Разпределение на енергията: 6.8kW/220V колонки използват прекъснатели (защита срещу краткосрочно замыкание/остатъчна токова защита, без споделени прекъснатели). Висококачествени кабели/жици гарантират съответствие на напрежението. Пълен систем за заземяване (с равнопотенциални проводници) осигурява безопасност.

• Интерфейс: Съответствуващи на стандарта, устойчиви към прах/вода, универсални за всички EV.

• Управляващ път: Точен контрол на тока/напрежението (без повреди, умно превключване на режими, защита срещу прекомерно зареждане/краткосрочно замыкание).

• Метиране/Фактуриране: Точен метиране, гъвкаво фактуриране (адаптирано към нужди/време), с управление на данни за потребителите/операторите.

III. Изчисление на натоварването: Критично за планирането

За децентрализирани AC колонки, определете спецификациите на колонките, изчислете чрез формули (1)/(2) и използвайте коефициентите на изискванията от таблица 1. Това гарантира рационален дизайн на разпределението на енергията.

В формулите (1) и (2), S_js представлява изчислената капацитет на зарядното устройство (в kVA); P₁, P₂ и P₃ представляват общата номинална мощност на различните видове зарядни устройства. Обикновено, групирането и класифицирането на натоварването се извършва според еднофазни AC зарядни колонки, трифазни AC зарядни колонки, зарядни устройства вне борда и т.н. (в kW); η₁, η₂ и η₃ представляват работната ефективност на различните видове зарядни устройства, обикновено приемани за 0.95; cosφ₁, cosφ₂ и cosφ₃ са коефициентите на мощността на различните видове зарядни устройства, обикновено по-големи от 0.9; Kt е факторът на съвпадение, обикновено приеман за 0.8-0.9; K е факторът на изисквания, както е показано в таблица 1.

Заключение

С повишаването на обществената осведоменост за околната среда и напредъка на технологията на електромобилите, електромобилите, с по-дълги дистанции, по-ниски разходи и по-добро соотношение цена-качество, ще влязат в милиони домакинства. Зарядните колонки, ключова инфраструктура за електромобилите, се приемат все по-широко. Със съвместната работа на правителството и предприятията, масивното строителство на зарядни колонки в обществени и частни паркинги, гаражи, общности и гара е неизбежно. Следователно, стандартизиран дизайн, използване и научно управление на зарядните колонки са жизненоважни. Тази статия, използвайки реални проекти, обобщава електрическия дизайн на зарядни колонки за немоторизирани и моторизирани превозни средства, предлагайки референции за подобни бъдещи проекти.