Welke aspecten komen kijken bij het ontwerpen van laadstations voor elektrische voertuigen

Als een frontlinie-ontwerper werk ik dagelijks aan laadpalen voor elektrische voertuigen. In het licht van de verslechterende klimaatverandering wereldwijd en de snelle economische groei in China, is er een enorme toename van groene mobiliteit zoals e-bikes en elektrische auto's, maar de laadproblemen zijn een belangrijk zorgpunt geworden. Het riskante "Bypass Wire" laden heeft een grote vraag naar professionele laadpalen opgewekt. Na deelname aan de renovatie van woonplaatslaadpalen door CNPC First Construction, deel ik mijn praktijkervaring.

I. Bedrijfscontext
(1) Elektrische Voertuigen: Evolutie door Technologie

Tegenwoordig gebruiken alle elektrische voertuigen, van e-bikes en driewielers tot elektrische auto's, AC-laadpalen. Door technologische vooruitgang in batterijtechnologie - hogere energiedichtheid door onderzoek en ontwikkeling, lithium-ion/solid-state batterijen, doorbraken in snelladen - plus slim rijden en voertuig-naar-netwerk technologie (die autonoom rijden, cruise control, afstandsbediening, etc. mogelijk maakt), zijn elektrische voertuigen volledig getransformeerd.

(2) Laadpalen: Een Bloeiende Markt

De markt voor laadpalen in China, verdeeld in AC/DC (AC is meer algemeen), is explosief gegroeid, met 10.804.000 eenheden tegen juli 2024. Ze worden centraal (voor grote terreinen, vervoer) of decentraal (voor kleine terreinen, gemeenschappen) geïnstalleerd. Ik richt me op lage vermogen, decentrale AC-palen, die stroom leveren aan boordzenders (omgezet naar DC).

II. Ontwerp van Laadpalen: Van Normen tot Aangepaste Bouwwerken
(1) Algemene Eisen: Veiligheid, Functie, Installatie

Het layout moet rekening houden met stroom, brand, en overstromingsinfrastructuur. Plaats palen voor gemakkelijke toegang tot stroom, weg van gevaren, in gebieden met weinig stof, niet-corrosief (of downwind indien nodig). Vermijd trillingen, zorg voor toegang voor verkeer, en houd een veilige afstand van ten minste 40 cm van structuren voor onderhoud.

Functioneel moeten interfaces voldoen aan unifieerde normen voor universele compatibiliteit. Meerdere stroomopties, efficiënte conversie, anti-interferentie, afstandsbediening, foutdiagnose (met alarms/info upload), en diverse betalingsopties (WeChat/Alipay/kaarten) zijn vereist.

Installatie: Vloermontagepalen hebben een 0,2m-hoge fundering nodig (ten minste 0,05m groter dan de paal) voor gebieden zonder schuren. Wandmontagepalen worden verticaal aan muren bevestigd, bruikbare hoogte, bruikbaar met/zonder schuren.

(2) E-Bike Palen: CNPC First Construction Project

Voor de renovatie was "flying lead" laden riskant. We ontwierpen palen voor e-bikes, toegevoegd bij de ingangen van de eenheden (gebieden zonder schuren zoals Zhongyou Garden) of in schuren (bijv. Zhongyou Huayuan).

• Stroomverdeling: Circuits bedienen 6-8 palen, gebruikmakend van WDZ-BYJ (F) - 0,8/1KV - 3×6 mm² draden (beschermd door stalen buizen naar distributiekasten, verbonden met bovenliggende stand-by circuits). TN-S aarding: vloermontagepalen zijn verbonden met het hoofdnet, wandmontagepalen (en schuren) worden via 40×4 gegalvaniseerd plat staal aarde. Elke paal ondersteunt maximaal 1200W e-bikes, met enkelefasenstopcontacten in schuren. Kabels (0,6/1kV koperkern) en draden (halogeenvrij, vuurbestendig) gebruiken PVC-goots/pijpen binnen, directe begraving buiten (met gegalvaniseerde stalen buizen voor gebouwentoevoer, verzegeld om water te voorkomen). Vloermontagepalen gaan in open ruimtes bij de ingang van de eenheden; wandmontagepalen op muur van de eenheden (0,7-1,1m hoogte, uniform per gemeenschap, 1,2-1,5m afstand).

• Selectie: Elk stopcontact heeft een 220V/10A/50Hz, 2,0%-accurate statische energiemeter (opslag van 2 afrekenperiodes' data, beschermd tegen verlies/wijziging). Palen registreren start/einde van opladen, vermogen voor/na (teruggezet naar nul na opladen), met kaart/QR-code betalingen en IP54+ bescherming (belasting/kortsluiting/lekstroom bescherming).

(3) Elektrische Auto Palen: Parkeerplaats Renovatie

Decentrale AC-palen worden toegevoegd (één per parkeerplek) voor eenvoudig beheer, geplaatst voor gemak.

• Stroomverdeling: 6,8kW/220V-palen gebruiken circuitbrekers (kortsluiting/reststroom bescherming, geen gedeelde schakelaars). Hoogwaardige kabels/draden zorgen voor spanningconformiteit. Een complete aardingsysteem (met potentiaal gelijkmatigheid) zorgt voor veiligheid.

• Interface: Overeenkomstig de normen, stof/waterbestendig, universeel voor alle EV's.

• Regelcircuits: Precieze stroom/spanningsregeling (schadevrij, intelligente modus-overgang, overladen/kortsluiting bescherming).

• Metrisch/Facturering: Accurate meting, flexibele facturering (aanpassend aan behoeften/tijd), met datamanagement voor gebruikers/beheerders.

III. Belastingsberekening: Cruciaal voor Planning

Voor decentrale AC-palen, bepaal de specificaties van de paal, bereken via formules (1)/(2), en gebruik de belastingscoëfficiënten in Tabel 1. Dit zorgt voor een rationeel stroomverdelingsontwerp.

In formules (1) en (2), S_js vertegenwoordigt de berekende capaciteit van de laadapparatuur (in kVA); P₁, P₂, en P₃ vertegenwoordigen het totale nominale vermogen van verschillende soorten laadapparatuur. Over het algemeen wordt de belastingsgroepering en -classificatie uitgevoerd volgens enkelefasen AC-laadpalen, driefasen AC-laadpalen, externe laders, etc. (in kW); P₁, P₂, en P₃ vertegenwoordigen de werkefficiëntie van verschillende soorten laadapparatuur, over het algemeen genomen als 0,95; cosφ₁, cosφ₂, en cosφ₂ zijn de vermogensfactoren van verschillende soorten laadapparatuur, over het algemeen groter dan 0,9; Kt is de simultaneïteitsfactor, over het algemeen genomen als 0,8-0,9; K is de belastingsfactor, zoals weergegeven in Tabel 1.

Conclusie

Terwijl het publieke milieu-bewustzijn stijgt en de technologie van elektrische voertuigen vooruitgaat, zullen elektrische voertuigen, met langere actieradius, lagere kosten en betere kosteneffectiviteit, miljoenen huishoudens binnengaan. Laadpalen, cruciale infrastructuur voor elektrische voertuigen, worden steeds meer geaccepteerd. Met samenwerking tussen overheid en bedrijven, is massale constructie van laadpalen in openbare/privé parkeerplaatsen, garages, gemeenschappen en stations onvermijdelijk. Daarom zijn gestandaardiseerd ontwerp, gebruik en wetenschappelijk beheer van laadpalen van vitaal belang. Dit artikel, gebaseerd op echte projecten, vat het elektrisch ontwerp van laadpalen voor niet-gemotoriseerde en gemotoriseerde voertuigen samen, biedt referenties voor vergelijkbare toekomstige projecten.