Які аспекти включає проектування зарядних станцій для електромобілів

Як前线设计师，我每天都在处理电动车充电桩的工作。在全球气候变化加剧和中国经济快速增长的背景下，绿色出行如电动自行车和电动汽车迅速发展，但充电问题成为了关注的焦点。“飞线”充电的风险促使了对专业充电桩的巨大需求。参与了中石油第一建设住宅区充电桩改造项目后，我分享一下我的实践经验。

I. Промислова контекст
(1) Електромобілі: розвиток, залежний від технологій

Сьогоднішні електромобілі, від електровелосипедів/трициклів до електрокарів, всі використовують АС-зарядні стовпчики. Розробка батарейних технологій — вища ємність завдяки НДІ, літіє-іонні/твердотільні батареї, прориви у швидкому зарядженні — плюс інтелектуальне водіння та технологія автомобіль-мережа (що дозволяє автопілот, круїз-контроль, віддалений моніторинг тощо) перетворили електромобілі.

(2) Зарядні стовпчики: розкішний ринок

Розділені на АС/DC (АС більш поширена), китайський ринок зарядних стовпчиків різко зростав, досягнувши 10,804 мільйонів одиниць до липня 2024 року. Вони розташовані центрально (для великих паркінгів, транспорту) або децентрально (для малих паркінгів, спільнот). Я фокусуюся на низьковатих розподілених АС-стовпчиках, які забезпечують живлення на-борту зарядникам (перетворюються на DC).

II. Дизайн зарядного стовпчика: від стандартів до спеціальних побудов
(1) Загальні вимоги: безпека, функціональність, встановлення

Макет має враховувати енергетичну, пожежну, затоплення інфраструктуру. Розташуйте стовпчики для легкого доступу до електроенергії, подалі від небезпечних факторів, у районах з низьким пилом, некорозійними місцями (або вниз за вітром, якщо потрібно). Уникайте вібрацій, забезпечте доступ для трафіку, і зберігайте безпечну відстань ≥40 см від будівель для обслуговування.

Функціонально, інтерфейси слідують єдиним стандартам для універсальної сумісності. Потрібні різні опції живлення, ефективне перетворення, захист від інтерференції, віддалений моніторинг, діагностика несправностей (з сигналами тривоги/завантаження інформації) та різні форми оплати (WeChat/Alipay/картки).

Встановлення: напівприладні стовпчики потребують фундаменту висотою 0,2 м (≥0,05 м більше за стовпчик) для районів без навісів. Стінні стовпчики прикріплюються вертикально до стін, на зручній висоті, можуть використовуватися з/без навісів.

(2) Зарядні стовпчики для електровелосипедів: проект CNPC First Construction

Перед реконструкцією, "політучий провід" зарядження був ризикованим. Ми спроектували стовпчики для електровелосипедів, додаючи їх біля входів до секцій (без навісів, як у Жунью Гарден) або в навісах (наприклад, Жунью Хуаянь).

• Розподіл енергії: схеми служать 6-8 стовпчикам, використовуючи WDZ-BYJ (F) - 0,8/1KV - 3×6 мм² дроти (захищені сталевими трубами до розподільних коробок, під'єднані до верхніх резервних схем). TN-S заземлення: напівприладні стовпчики підключаються до основної мережі, стінні стовпчики (та навіси) заземлюються через 40×4 гальванізовані плоскі сталеві дроти. Кожен стовпчик підтримує ≤1200W електровелосипеди, з однофазними розетками в навісах. Кабелі (0,6/1kV медні) та дроти (безгалогенові, вогнестійкі) використовують ПВХ каналы/труби всередині, прямий заклад відкритим повітрям (з гальванізованими сталевими трубами для входу в будівлі, загерметизовані для запобігання воді). Напівприладні стовпчики розташовуються в відкритих просторах перед входом до секцій; стінні — на стінах секцій (висота 0,7-1,1 м, однакова для кожного житлового комплексу, відстань 1,2-1,5 м).

• Вибір: кожна розетка має статичний енергомер 220V/10A/50Hz з точністю 2,0% (зберігає дані двох періодів розрахунку, захищений від втрат/порушень). Стовпчики записують початок/кінець зарядження, енергію до/після (скидаються на нуль після зарядження), з картковими/QR-кодовими платежами та захистом IP54+ (навантаження/коротке замикання/протечі).

(3) Зарядні стовпчики для електрокарів: реконструкція паркінгу

Додаються розподілені АС-стовпчики (по одному на місце для автомобіля) для легкого управління, розташовані зручно.

• Розподіл енергії: 6,8kW/220V стовпчики використовують автомати (захист від коротких замикань/залишкового струму, без спільних автоматів). Високоякісні кабелі/дроти забезпечують відповідність напруги. Повна система заземлення (з рівнопотенційними проводами) забезпечує безпеку.

• Інтерфейс: відповідний стандартам, пилостійкий/водостійкий, універсальний для всіх електромобілів.

• Контрольна схема: точне керування струмом/напругою (безшкідливе, інтелектуальне переключення режимів, захист від перевантаження/коротких замикань).

• Облік/оплата: точний облік, гнучка оплата (адаптивна до потреб/часу), з управлінням даними для користувачів/операторів.

III. Обчислення навантаження: ключове для планування

Для розподілених АС-стовпчиків, визначте специфікації стовпчиків, обчисліть за формулами (1)/(2), і використовуйте коефіцієнти попиту з таблиці 1. Це забезпечує раціональний дизайн розподілу енергії.

У формулах (1) і (2), S_js представляє обчислений капасіт зарядного обладнання (у кВА); P₁, P₂ та P₃ представляють загальну номінальну потужність різних типів зарядного обладнання. Зазвичай, групування та класифікація навантаження проводиться згідно з однофазними АС-зарядними стовпчиками, трифазними АС-зарядними стовпчиками, зарядними станціями за межами автомобіля тощо (у кВт); P₁, P₂ та P₃ представляють робочу ефективність різних типів зарядного обладнання, зазвичай приймається 0,95; cosφ₁, cosφ₂ та cosφ₂ є коефіцієнтами потужності різних типів зарядного обладнання, зазвичай більше 0,9; Kt є коефіцієнтом одночасності, зазвичай приймається 0,8-0,9; K є коефіцієнтом попиту, як показано в таблиці 1.

Висновок

Зі зростанням свідомості про екологію серед громадян та прогресом технологій електромобілів, електромобілі, з довшими діапазонами, нижчими вартостями та кращою економічною ефективністю, вступлять в мільйони домівок. Зарядні стовпчики, ключова інфраструктура для електромобілів, все більш приймаються. За допомогою співпраці держави та підприємств, масова будівництво зарядних стовпчиків на публічних/приватних паркінгах, гаражах, спільнотах та станціях неминуче. Тому стандартизований дизайн, використання та наукове управління зарядними стовпчиками є важливими. Ця стаття, використовуючи реальні проекти, підсумовує електричний дизайн зарядних стовпчиків для невеликих та великіх автомобілів, надаючи посилання для подібних майбутніх проектів.