Vilka aspekter omfattas av designen av laddningsstationer för elbilar

Som frontlinjedesigner arbetar jag dagligen med laddstolpar för elbilar. I samband med den globala klimatförändringen och Kinas snabba ekonomiska tillväxt har grön mobilitet som elektriska cyklar och bilar blomstrat, men laddningsproblem har blivit en central bekymmer. Den riskabla "Bypass Wire" laddningen har stimulerat ett stort behov av professionella laddstolar. Efter att ha deltagit i CNPC First Constructions renovering av boende laddstolar delar jag min praktiska erfarenhet.

I. Branschkontext
(1) Elektriska fordon: teknikdriven utveckling

Dagens elektriska fordon, från e-cyklar/tricyklar till elbilar, använder alla AC-laddstolar. Framsteg inom batteriteknik – högre energidensitet genom forskning, lithium-ion/solid-state batterier, snabb laddning – plus smarta drivsystem och fordon-till-nätverksteknik (som möjliggör autonoma drift, krysskontroll, fjärrövervakning, etc.) har förvandlat elektriska fordon.

(2) Laddstolar: en växande marknad

Indelningsbara i AC/DC (AC är vanligare), har Kinas marknad för laddstolar exploderat, med 10,804 miljoner enheter fram till juli 2024. De distribueras centraliserat (för stora områden, transport) eller decentraliserat (för små områden, samhällen). Jag fokuserar på lågspänningsdecentraliserade AC-stolar, vilka ger ström till ombordvarande laddare (konverterade till DC).

II. Design av laddstolar: från standarder till anpassade byggen
(1) Allmänna krav: säkerhet, funktion, installation

Layout måste ta hänsyn till ström, brand, översvämning infrastruktur. Placera stolar för lätt strömtillgång, borta från faror, i låg damm, icke korrosiva områden (eller nedvind om nödvändigt). Undvik vibrationer, säker trafiktillgång, och håll en ≥40cm säker distans från konstruktioner för underhåll.

Funktionellt sett följer gränssnitt enhetliga standarder för universell kompatibilitet. Flera strömval, effektiv konvertering, interferensfrihet, fjärrövervakning, felidentifiering (med larm/information uppladdning), och olika betalningsmetoder (WeChat/Alipay/kort) behövs.

Installation: Golvmontage stolar behöver en 0,2m hög grund (≥0,05m större än stolen) för områden utan tak. Väggmonterade stolar fastsätts vertikalt vid väggar, operativ höjd, användbar med/utan tak.

(2) E-cykelpiler: CNPC First Construction projekt

Innan renoveringen var "flygande ledning" laddning riskabel. Vi designade stolar för e-cyklor, installerade dem vid enhetsingångar (samhällen utan tak som Zhongyou Garden) eller i tak (t.ex. Zhongyou Huayuan).

• Strömfördelning: kretsar serverar 6–8 stolar, använder WDZ-BYJ (F) - 0,8/1KV - 3×6 mm² trådar (skyddade av stålrostrar till distributionslådor, anslutna till överordnade reservkretsar). TN-S jordning: golvmontage stolar ansluts till huvudnätet, väggmonterade stolar (och tak) jordas via 40×4 galvaniserad platt stål. Varje stol stöder ≤1200W e-cyklor, med enfasuttag i tak. Kabler (0,6/1kV kopparkärna) och trådar (halogenfria, brandskyddande) använder PVC-troughs/rör inomhus, direkt begravning utomhus (med galvaniserade stålrostrar för byggnadsinlopp, tättade för att förhindra vatten). Golvmontage stolar placeras i öppna ytor vid enhetsingångar; väggmonterade på enhetsväggar (0,7–1,1m höjd, enhetligt per samhälle, 1,2–1,5m avstånd).

• Val: Varje uttag har en 220V/10A/50Hz, 2,0% noggrannhet statisk energiräknare (lagrar 2 avregleringsperioders data, skyddad från förlust/fusk). Stolar registrerar laddning start/slut, ström innan/efter (återställd till noll efter laddning), med kort/QR-kod betalningar och IP54+ skydd (belastning/kortslutning/läckageskydd).

(3) Elbilspiler: parkeringsplatsrenovering

Decentraliserade AC-stolar läggs till (1 per bilplats) för enkel hantering, placerade för bekvämlighet.

• Strömfördelning: 6,8kW/220V-stolar använder brytare (kortslutning/residualströmskydd, inga delade brytare). Högkvalitativa kablar/trådar säkerställer spänningsefterlevnad. Ett komplett jordningssystem (med likpotentialskablage) säkerställer säkerhet.

• Gränssnitt: standardkompatibelt, damm/vattentät, universellt för alla EV.

• Styrkrets: exakt ström/spänningskontroll (skadefri, smart lägesbyte, överladdning/kortslutningsskydd).

• Mätning/fakturering: exakt mätning, flexibel fakturering (anpassad till behov/tid), med datahantering för användare/operatorer.

III. Belastningsberäkning: kritisk för planering

För decentraliserade AC-stolar, bestäm stolspecifikationer, beräkna via formler (1)/(2), och använd tabell 1:s efterfrågekoefficienter. Detta säkerställer en rationell strömfördelningsdesign.

I formlerna (1) och (2), S_js representerar den beräknade kapaciteten för laddutrustningen (i kVA); P₁, P₂, och P₃ representerar den totala nominella effekten för olika typer av laddutrustning. Generellt sker belastningsgruppering och klassificering enligt enfase AC-laddstolar, trephase AC-laddstolar, off-board laddare, etc. (i kW); P₁, P₂, och P₃ representerar arbetseffektiviteten för olika typer av laddutrustning, generellt taget som 0,95; cosφ₁, cosφ₂, och cosφ₂ är effektivitetsfaktorer för olika typer av laddutrustning, generellt större än 0,9; Kt är sammanfallandefaktorn, generellt taget som 0,8-0,9; K är efterfrågefaktorn, som visas i Tabell 1.

Slutsats

Med ökad allmänhetens miljömedvetenhet och framsteg inom EV-teknik kommer EV, med längre räckvidd, lägre kostnader och bättre kostnadseffektivitet, att inträda i miljontals hushåll. Laddstolar, som är avgörande EV-infrastruktur, antas allt mer. Med samarbete mellan stat och företag är massiva laddstolbyggen i offentliga/privata parkeringsplatser, garager, samhällen och stationer oundvikliga. Därför är standardiserad design, användning och vetenskaplig hantering av laddstolar viktiga. Detta dokument, med hjälp av verkliga projekt, sammanfattar den elektriska designen av icke-motoriserade och motoriserade fordonsladdstolar, erbjuder referenser för liknande framtida projekt.