Các khía cạnh nào được liên quan trong thiết kế trạm sạc xe điện

Là một nhà thiết kế tuyến đầu, tôi làm việc hàng ngày với các cột sạc điện cho xe điện. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu ngày càng nghiêm trọng và sự tăng trưởng kinh tế nhanh chóng của Trung Quốc, phương tiện di chuyển xanh như xe đạp điện và ô tô điện đã phát triển mạnh mẽ, tuy nhiên vấn đề sạc đã trở thành mối quan tâm chính. Việc sạc bằng cách "Bypass Wire" nguy hiểm đã thúc đẩy nhu cầu lớn về các cột sạc chuyên nghiệp. Sau khi tham gia vào dự án cải tạo cột sạc tại khu dân cư của CNPC First Construction, tôi muốn chia sẻ kinh nghiệm thực tế của mình.

I. Bối cảnh ngành
(1) Xe Điện: Sự Phát Triển Được Đưa Động Bằng Công Nghệ

Các xe điện ngày nay, từ xe đạp/xe ba bánh đến ô tô, đều sử dụng cột sạc AC. Sự tiến bộ trong công nghệ pin - mật độ năng lượng cao hơn từ nghiên cứu và phát triển, pin lithium-ion/solid-state, đột phá về sạc nhanh - cùng với công nghệ lái thông minh và kết nối xe-mạng (cho phép tự lái, điều khiển hành trình, giám sát từ xa, v.v.) đã biến đổi hoàn toàn các xe điện.

(2) Cột Sạc: Thị Trường Đang Bùng Nổ

Chia thành AC/DC (AC phổ biến hơn), thị trường cột sạc của Trung Quốc đã bùng nổ, đạt 10,804 triệu đơn vị vào tháng 7 năm 2024. Chúng được triển khai tập trung (đối với các lô lớn, giao thông) hoặc phân tán (đối với các lô nhỏ, cộng đồng). Tôi tập trung vào các cột sạc AC phân tán công suất thấp, cung cấp điện cho bộ sạc trên xe (chuyển đổi thành DC).

II. Thiết Kế Cột Sạc: Từ Tiêu Chuẩn Đến Xây Dựng Tùy Chỉnh
(1) Yêu Cầu Chung: An Toàn, Chức Năng, Lắp Đặt

Bố cục phải xem xét cơ sở hạ tầng điện, cháy nổ, lũ lụt. Đặt cột sạc ở nơi dễ tiếp cận nguồn điện, tránh các nguy cơ, trong khu vực ít bụi, không ăn mòn (hoặc phía gió nếu cần). Tránh rung động, đảm bảo giao thông tiếp cận, và giữ khoảng cách an toàn ≥40cm so với các cấu trúc để bảo trì.

Về chức năng, các giao diện tuân theo tiêu chuẩn thống nhất để tương thích phổ quát. Cần có nhiều lựa chọn nguồn điện, chuyển đổi hiệu quả, chống nhiễu, giám sát từ xa, chẩn đoán lỗi (với báo động/tải dữ liệu lên), và đa dạng hình thức thanh toán (WeChat/Alipay/thẻ).

Lắp đặt: Các cột sạc đặt trên sàn cần nền cao 0,2m (≥0,05m lớn hơn cột) cho các khu vực không có mái che. Các cột sạc treo tường gắn thẳng đứng vào tường, chiều cao hoạt động, có thể sử dụng với hoặc không có mái che.

(2) Cột Sạc Xe Đạp Điện: Dự Án CNPC First Construction

Trước khi cải tạo, việc sạc bằng "dây bay" rất nguy hiểm. Chúng tôi đã thiết kế các cột sạc cho xe đạp điện, thêm chúng tại lối vào các đơn vị (các cộng đồng không có mái che như Zhongyou Garden) hoặc trong các mái che (ví dụ, Zhongyou Huayuan).

• Phân phối Điện: Các mạch phục vụ 6-8 cột, sử dụng dây WDZ-BYJ (F) - 0,8/1KV - 3×6 mm² (được bảo vệ bởi ống thép đến hộp phân phối, kết nối với các mạch dự phòng cấp trên). Grounding TN-S: các cột sạc đặt trên sàn kết nối với lưới điện chính, các cột sạc treo tường (và mái che) được ground qua thép phẳng mạ kẽm 40×4. Mỗi cột hỗ trợ ≤1200W xe đạp điện, với ổ cắm đơn pha trong mái che. Dây cáp (0,6/1kV lõi đồng) và dây (không halogen, chống cháy) sử dụng máng PVC/ống trong nhà, chôn trực tiếp ngoài trời (với ống thép mạ kẽm cho lối vào tòa nhà, bịt kín để ngăn nước). Các cột sạc đặt trên sàn được đặt trong không gian mở lối vào đơn vị; các cột sạc treo tường trên tường đơn vị (chiều cao 0,7-1,1m, đồng nhất theo cộng đồng, khoảng cách 1,2-1,5m).

• Lựa Chọn: Mỗi ổ cắm có đồng hồ đo điện tĩnh 220V/10A/50Hz, độ chính xác 2,0% (lưu trữ dữ liệu của 2 kỳ thanh toán, được bảo vệ khỏi mất mát/vi phạm). Các cột sạc ghi lại thời điểm bắt đầu/kết thúc sạc, điện trước/sau (đặt lại về không sau khi sạc), với thanh toán bằng thẻ/mã QR và bảo vệ IP54+ (bảo vệ quá tải/ngắn mạch/rò rỉ).

(3) Cột Sạc Ô Tô Điện: Cải Tạo Bãi Đậu Xe

Các cột sạc AC phân tán được thêm (1 cho mỗi chỗ đậu xe) để quản lý dễ dàng, được đặt ở vị trí thuận tiện.

• Phân phối Điện: Cột sạc 6,8kW/220V sử dụng cầu chì (bảo vệ ngắn mạch/dòng điện dư, không chia sẻ cầu chì). Dây cáp chất lượng cao đảm bảo tuân thủ điện áp. Hệ thống grounding hoàn chỉnh (với dây đẳng thế) đảm bảo an toàn.

• Giao Diện: Tuân thủ tiêu chuẩn, chống bụi/nước, phổ quát cho tất cả các xe điện.

• Mạch Điều Khiển: Điều khiển dòng điện/áp suất chính xác (không gây hỏng, chuyển đổi chế độ thông minh, bảo vệ quá tải/ngắn mạch).

• Đo Lường/Thanh Toán: Đo lường chính xác, thanh toán linh hoạt (phù hợp với nhu cầu/thời gian), với quản lý dữ liệu cho người dùng/vận hành.

III. Tính Toán Tải: Quan Trọng Cho Lập Kế Hoạch

Đối với các cột sạc AC phân tán, xác định thông số kỹ thuật của cột, tính toán thông qua công thức (1)/(2), và sử dụng hệ số yêu cầu trong Bảng 1. Điều này đảm bảo thiết kế phân phối điện hợp lý.

Trong công thức (1) và (2), S_js đại diện cho công suất tính toán của thiết bị sạc (trong kVA); P₁, P₂, và P₃ đại diện cho tổng công suất định mức của các loại thiết bị sạc khác nhau. Thông thường, việc nhóm và phân loại tải được thực hiện theo cột sạc AC đơn pha, cột sạc AC ba pha, bộ sạc ngoại vi, v.v. (trong kW); P₁, P₂, và P₃ đại diện cho hiệu suất làm việc của các loại thiết bị sạc khác nhau, thường lấy là 0,95; cosφ₁, cosφ₂, và cosφ₂ là hệ số công suất của các loại thiết bị sạc khác nhau, thường lớn hơn 0,9; Kt là hệ số trùng hợp, thường lấy là 0,8-0,9; K là hệ số yêu cầu, như được hiển thị trong Bảng 1.

Kết Luận

Khi nhận thức về môi trường công cộng ngày càng tăng và công nghệ xe điện phát triển, các xe điện, với quãng đường đi xa hơn, chi phí thấp hơn, và hiệu quả kinh tế tốt hơn, sẽ vào hàng triệu hộ gia đình. Các cột sạc, là cơ sở hạ tầng quan trọng cho xe điện, đang được áp dụng rộng rãi. Với sự hợp tác giữa chính phủ và doanh nghiệp, việc xây dựng quy mô lớn các cột sạc trong các bãi đỗ xe công cộng và tư nhân, garage, cộng đồng, và trạm là không thể tránh khỏi. Do đó, thiết kế chuẩn hóa, sử dụng, và quản lý khoa học các cột sạc là rất quan trọng. Bài viết này, sử dụng các dự án thực tế, tóm tắt thiết kế điện của các cột sạc cho xe không động cơ và động cơ, cung cấp tham khảo cho các dự án tương tự trong tương lai.