Jakie aspekty obejmuje projektowanie stacji ładowania pojazdów elektrycznych

Jako projektant pierwszej linii pracuję codziennie nad ładowarkami do pojazdów elektrycznych. W obliczu pogarszającej się globalnej zmiany klimatu i szybkiego gospodarczego wzrostu Chin, zielona mobilność, takie jak rowery elektryczne i samochody elektryczne, rozwijała się dynamicznie, ale problemy z ładowaniem stały się głównym obiektem zainteresowania. Ryzykowne ładowanie przez "Bypass Wire" stworzyło ogromną potrzebę profesjonalnych ładowarek. Uczestnicząc w modernizacji ładowarek domowych CNPC First Construction, dzielę się moim praktycznym doświadczeniem.

I. Kontekst branżowy
(1) Pojazdy elektryczne: ewolucja napędzana technologią

Dzisiejsze pojazdy elektryczne, od rowerów/trójkołych do samochodów, wykorzystują ładowarki AC. Postęp w technologii baterii - wyższa gęstość energii dzięki badaniom i rozwojowi, baterie litowo-jonowe/stanowate, przełomowe technologie szybkiego ładowania - oraz inteligentne prowadzenie i technologia pojazd-sieć (umożliwiająca autonomiczne prowadzenie, tempomat, zdalny monitoring itp.) przekształciły pojazdy elektryczne.

(2) Ładowarki: bujny rynek

Podzielone na AC/DC (AC jest bardziej powszechne), chiński rynek ładowarek eksplodował, osiągając 10,804 miliona jednostek do lipca 2024 roku. Są one rozmieszczane centralnie (dla dużych terenów, transportu) lub rozproszenie (dla małych terenów, społeczności). Skupiam się na niskomocowych, rozproszonych ładowarkach AC, które dostarczają energię do wbudowanych ładowarek (przekształcanych na DC).

II. Projektowanie ładowarek: od standardów do niestandardowych konstrukcji
(1) Ogólne wymagania: bezpieczeństwo, funkcjonalność, montaż

Układ musi uwzględniać infrastrukturę energetyczną, przeciwpożarową i odprowadzającą wodę. Lokalizuj ładowarki w miejscach łatwego dostępu do zasilania, z dala od zagrożeń, w obszarach o niskiej zawiesinie, niekorozystych (lub w dół wiatru, jeśli to konieczne). Unikaj drgań, zapewnij dostęp do ruchu, a także bezpieczną odległość ≥40cm od budynków dla utrzymania.

Funkcjonalnie, interfejsy podążają za zharmonizowanymi standardami dla uniwersalnej kompatybilności. Potrzebne są różne opcje zasilania, efektywne przetwarzanie, antyinterferencja, zdalny monitoring, diagnostyka awarii (z alarmami/wysyłką informacji) i różnorodne płatności (WeChat/Alipay/karty).

Montaż: Podłogowe ładowarki wymagają fundamentu wysokości 0,2m (≥0,05m większego niż ładowarka) dla obszarów bez szop. Ładowarki montowane na ścianie przytwierdzane są pionowo do ścian, operacyjna wysokość, używane z/bez szop.

(2) Ładowarki dla rowerów elektrycznych: projekt CNPC First Construction

Przed modernizacją, ładowanie przez "flying lead" było ryzykowne. Zaprojektowaliśmy ładowarki dla rowerów elektrycznych, dodając je przy wejściach do mieszkań (spoleczeństwa bez szop, takie jak Zhongyou Garden) lub w szopach (np. Zhongyou Huayuan).

• Rozprowadzenie mocy: obwody obsługują 6-8 ładowarek, używając przewodów WDZ-BYJ(F)-0.8/1KV-3×6 mm² (chronione rurami stalowymi do skrzynek dystrybucyjnych, połączonych z rezerwowymi obwodami górnego poziomu). TN-S uziemienie: podłogowe ładowarki podłączone do głównej sieci, ładowarki montowane na ścianie (i szopy) uziemiają przez 40×4 galwanizowane blaszki stalowe. Każda ładowarka obsługuje ≤1200W rowery elektryczne, z gniazdami jednofazowymi w szopach. Przewody (0,6/1kV, miedziane rdzenie) i przewody (bez halogenów, oporne na ogień) używają PVC rowków/rurek w pomieszczeniach, bezpośrednio zakopane na zewnątrz (z galwanizowanymi rurami stalowymi do wejścia do budynku, szczelnie zamknięte, aby zapobiec wnikaniu wody). Podłogowe ładowarki umieszczane są w otwartych przestrzeniach przed wejściem do mieszkań; te montowane na ścianie na ścianach mieszkań (wysokość 0,7-1,1m, jednolite dla danego spoleczeństwa, odstęp 1,2-1,5m).

• Wybór: każde gniazdo ma statyczny licznik energii 220V/10A/50Hz, dokładność 2,0% (przechowujący dane z dwóch okresów rozliczeniowych, chroniony przed utratą/manipulacją). Ładowarki rejestrują rozpoczęcie/zakończenie ładowania, moc przed/po (resetowany do zera po ładowaniu), z płatnościami kartą/kodem QR i ochroną IP54+ (ochrona przeciw przeciążeniom/krótkim przepływom/utracie izolacji).

(3) Ładowarki dla samochodów elektrycznych: modernizacja parkingu

Dodawane są rozproszone ładowarki AC (jedna na miejsce parkingowe) dla łatwego zarządzania, ulokowane dla wygody użytkowników.

• Rozprowadzenie mocy: 6,8kW/220V ładowarki używają przekaźników (ochrona przeciw przeciążeniom/prądowi resztkowemu, bez wspólnych przekaźników). Wysoce jakościowe przewody/cable zapewniają zgodność napięcia. Kompleksowy system uziemienia (z przewodami równopotencjalnymi) zapewnia bezpieczeństwo.

• Interfejs: zgodny ze standardami, odporny na kurz/wodę, uniwersalny dla wszystkich pojazdów elektrycznych.

• Obwód sterujący: precyzyjna kontrola prądu/napięcia (bez uszkodzeń, inteligentne przełączanie trybów, ochrona przeciw przeciążeniom/krótkim przepływom).

• Pomiary/fakturowanie: dokładne pomiary, elastyczne fakturowanie (dostosowane do potrzeb/czasu), z zarządzaniem danymi dla użytkowników/operatorów.

III. Obliczenia obciążenia: kluczowe dla planowania

Dla rozproszonych ładowarek AC, określ specyfikację ładowarek, oblicz za pomocą formuł (1)/(2) i użyj współczynników zapotrzebowania z tabeli 1. Zapewnia to racjonalny projekt dystrybucji mocy.

W formułach (1) i (2), S_js reprezentuje obliczoną pojemność urządzenia ładowania (w kVA); P₁, P₂ i P₃ reprezentują całkowitą moc nominalną różnych typów urządzeń ładowania. Ogólnie, grupowanie i klasyfikacja obciążeń odbywa się według jednofazowych ładowarek AC, trójfazowych ładowarek AC, zewnętrznego ładowania itp. (w kW); P₁, P₂ i P₃ reprezentują sprawność różnych typów urządzeń ładowania, ogólnie przyjmowane jako 0,95; cosφ₁, cosφ₂ i cosφ₂ to współczynniki mocy różnych typów urządzeń ładowania, ogólnie większe niż 0,9; Kt to współczynnik zbieżności, ogólnie przyjmowany jako 0,8-0,9; K to współczynnik zapotrzebowania, jak pokazano w tabeli 1.

Podsumowanie

W miarę jak rośnie świadomość ekologiczna publiczności i postępuje technologia pojazdów elektrycznych, pojazdy elektryczne, z większym zasięgiem, niższymi kosztami i lepszą rentownością, wejdą do milionów gospodarstw domowych. Ładowarki, kluczowa infrastruktura dla pojazdów elektrycznych, są coraz częściej stosowane. Dzięki współpracy rządowej i przedsiębiorstw, masowe budowanie ładowarek w publicznych i prywatnych parkingach, garażach, społecznościach i stacjach jest nieuniknione. Stąd, standaryzowane projektowanie, użycie i naukowe zarządzanie ładowarkami są kluczowe. Niniejszy artykuł, korzystając z rzeczywistych projektów, podsumowuje projektowanie elektryczne ładowarek dla pojazdów motorowych i niemotorowych, oferując referencje dla podobnych projektów w przyszłości.