Que aspectos implica o deseño das estacións de carga de vehículos eléctricos

Como deseñador de primeira liña, traballo diariamente en postos de carga para veículos eléctricos. Frente ao deterioro do cambio climático global e o rápido crecemento económico de China, a mobilidade verde como as bicicletas eléctricas e os automóbiles eléctricos experimentou un boom, pero os problemas de carga converteronse nunha preocupación central. A carga arriesgada mediante "Bypass Wire" estimulou unha gran demanda de postos profesionais. Despois de participar na renovación dos postos de carga residencial da Primeira Construción de CNPC, comparto a miña experiencia práctica.

I. Contexto do sector
(1) Veículos Eléctricos: Evolución impulsada pola tecnoloxía

Os actuais veículos eléctricos, desde bicicletas/triciclos eléctricos ata automóbiles eléctricos, todos utilizan postos de carga de corrente alternativa (CA). Os avances nas tecnoloxías de baterías - maior densidade de enerxía debido á investigación e desenvolvemento, baterías de ion-litio/estado sólido, avances na carga rápida - xunto coa conducción intelixente e a tecnoloxía vehículo-rede (que permite a conducción autónoma, control de crucero, monitorización remota, etc.) transformaron os veículos eléctricos.

(2) Postos de Carga: Mercado en pleno auge

Divididos entre CA/CD (CA é máis común), o mercado chino de postos de carga explotou, alcanzando os 10.804.000 unidades en xuño de 2024. Están despregados de xeito centralizado (para grandes terrenos, transporte) ou descentralizado (para pequenos terrenos, comunidades). Centro a miña atención nos postos de CA de baixa potencia e descentralizados, que suministran enerxía aos cargadores a bordo (convertida a CD).

II. Diseño de postos de carga: Dende estándares a construcións personalizadas
(1) Requisitos xerais: Seguridade, función, instalación

O deseño debe considerar a infraestrutura de enerxía, incendios e inondacións. Localizar os postos para un fácil acceso á enerxía, lejos de perigos, en áreas de baixa polución, non corrosivas (ou a sotavento se necesario). Evitar vibracións, asegurar o acceso de tráfico e manter unha distancia segura de ≥40cm das estruturas para manutención.

Funcionalmente, as interfaces siguen estándares unificados para compatibilidade universal. Son necesarias múltiples opcións de enerxía, conversión eficiente, antinterferencia, monitorización remota, diagnóstico de fallos (con alarmas/carga de información) e pagos diversos (WeChat/Alipay/tarxetas).

Instalación: Os postos de montaxe no chan requiriron un fundamento de 0,2m de altura (≥0,05m maior que o poste) para áreas sen coberta. Os postos de montaxe na parede adhírense verticalmente ás paredes, a unha altura operable, utilízanse con/sen coberta.

(2) Postos para bicicletas eléctricas: Proxecto Primeira Construción de CNPC

Antes da renovación, a carga mediante "flying lead" era arriesgada. Diseñamos postos para bicicletas eléctricas, engadindo-os nas entradas das unidades (comunidades sen coberta como Zhongyou Garden) ou en cobertas (por exemplo, Zhongyou Huayuan).

• Distribución de enerxía: Circuítos servindo 6-8 postos, usando cables WDZ-BYJ (F)-0,8/1kV-3×6 mm² (protexidos por tubos de acero ata caixas de distribución, conectados a circuitos de reserva superiores). TN-S aterrado: postos de montaxe no chan conectados á rede principal, postos de montaxe na parede (e cobertas) aterrados mediante aço plano galvanizado 40×4. Cada poste soporta ≤1200W bicicletas eléctricas, con tomadas monofásicas en cobertas. Cables (0,6/1kV de núcleo de cobre) e fíos (sen halóxenos, retardantes de flama) usan canaletas/pipas de PVC no interior, enterrados directamente no exterior (con tubos de acero galvanizado para entrada nos edificios, selados para evitar a auga). Postos de montaxe no chan van en espazos abertos de entrada ás unidades; postos de montaxe na parede na parede das unidades (altura 0,7-1,1m, uniforme por comunidade, espazo 1,2-1,5m).

• Selección: Cada tomada ten un medidor de enerxía estático de 220V/10A/50Hz, 2,0% de precisión (almacenando datos de dous períodos de liquidación, protexido contra perda/manipulación). Os postos rexistran o inicio/fin da carga, a enerxía antes/despois (reiniciada a cero post-carga), con pagos por tarxeta/código QR e protección IP54+ (protección contra sobrecargas/cortocircuitos/fugas).

(3) Postos para automóbiles eléctricos: Renovación de parquíngs

Engádese postos de CA descentralizados (un por lugar de aparcado) para unha fácil xestión, posicionados para comodidade.

• Distribución de enerxía: Postos de 6,8kW/220V usan interruptores diferenciais (protección contra cortocircuitos/corrente residual, sen interruptores compartidos). Cables/fíos de alta calidade aseguran a conformidade de voltaxe. Un sistema completo de aterrado (con cableado equipotencial) asegura a seguridade.

• Interfaz: Complacente co estándar, resistente ao polvo/água, universal para todos os VE.

• Circuito de control: Control preciso de corrente/voltaxe (sen danos, modo inteligente de conmutación, protección contra sobrecargas/cortocircuitos).

• Medición/Facturación: Medición precisa, facturación flexible (adaptándose ás necesidades/tempo), coa xestión de datos para usuarios/operadores.

III. Cálculo de carga: Crucial para o planeamento

Para postos de CA descentralizados, determinar as especificacións do poste, calcular mediante as fórmulas (1)/(2), e usar os coeficientes de demanda da Táboa 1. Isto asegura un deseño racional da distribución de enerxía.

Nas fórmulas (1) e (2), S_js representa a capacidade calculada do equipo de carga (en kVA); P₁, P₂ e P₃ representan a potencia nominal total de varios tipos de equipos de carga. Xeralmente, a agrupación e clasificación da carga realizanse segundo postos de carga de CA monofásica, postos de carga de CA trifásica, cargadores externos, etc. (en kW); η₁, η₂ e η₃ representan a eficiencia de varios tipos de equipos de carga, xeralmente tomada como 0,95; cosφ₁, cosφ₂ e cosφ₃ son os factores de potencia de varios tipos de equipos de carga, xeralmente maiores que 0,9; Kt é o factor de coincidencia, xeralmente tomado como 0,8-0,9; K é o factor de demanda, como se mostra na Táboa 1.

Conclusión

Conforme aumenta a concienciación pública sobre o medio ambiente e avanza a tecnoloxía de vehículos eléctricos, os VE, con maiores alcances, custos máis baixos e mellor relación calidad-prezo, entrarán en millóns de fogares. Os postos de carga, unha infraestrutura crítica para VE, están sendo cada vez máis adoptados. Con a colaboración goberno-empresa, a construción masiva de postos de carga en parquíngs públicos/privados, garaxes, comunidades e estacións é inevitable. Polo tanto, o deseño estandarizado, o uso e a xestión científica dos postos de carga son vitais. Este artigo, utilizando proxectos reais, resume o deseño eléctrico de postos de carga para vehículos motorizados e non motorizados, ofrecendo referencias para proxectos futuros similares.