إجراءات الاختبار الميداني لمحطات شحن السيارات الكهربائية

بصفتي فنيًا ملتزمًا بعملي في اختبار محطات الشحن على الخطوط الأمامية، فإن عملي اليومي يجعل شيء واحد واضحًا تمامًا: مع ارتفاع مستوى المعيشة للناس، يزداد الطلب على المركبات. ومع زيادة شعبية مفاهيم حماية البيئة، يشهد قطاع السيارات الكهربائية (EV) نموًا سريعًا. تعتبر محطات الشحن "الشريان الحياتي" للسيارات الكهربائية، وتحدد بشكل مباشر ما إذا كانت يمكن أن تعمل بشكل مستقر وأمن. بكل بساطة، عملنا في الاختبار هو "تشخيص" محطات الشحن لضمان ثبات أدائها. يتطلب هذا العمل دقة ودقة.

1. نظرة عامة على محطات شحن السيارات الكهربائية: تطور الصناعة وأهمية الاختبار

تعمل صناعة التصنيع العالمية بكامل طاقتها، وتستهلك الموارد بمعدل مذهل. يتم التنافس على الموارد الحرجة مثل النفط عبر القطاعات المختلفة، والاحتياطيات تنخفض بسرعة. كمشتق من النفط، ارتفع الطلب على البنزين والديزل مع زيادة عدد المركبات. من وجهة النظر البيئية والاستدامة، مصير السيارات التي تعمل بالوقود هو الإلغاء. حالياً، تكتسب السيارات الهجينة والكهربائية النقية شعبية بسبب استهلاكها المنخفض أو الصفري للوقود، وتنطلق صناعة معدات الشحن بالتوازي مع ذلك، مع ظهور تقنيات وأجهزة جديدة باستمرار.

من منظور الاختبار، هناك عدة تصنيفات رئيسية لمعدات الشحن:

• بالإدخال الكهربائي: محطات الشحن بتيار متردد (تعتمد على محول الشحن على متن السيارة لتحويل الطاقة) ومحولات الشحن بتيار مستمر (تزويد البطارية بالطاقة مباشرة)؛

• طريقة التثبيت: الأرضية والجدارية، يتم اختيارها بناءً على ظروف الموقع؛

• بنية المعدات: منفصل ومتكامل، مما يؤثر على صعوبة التثبيت والصيانة؛

• مستوى الدقة: الفئة 1 والفئة 2، مما يحدد دقة قياس الطاقة. هذه التصنيفات تشكل "المعرفة الأساسية" التي يجب أن أتقنها قبل كل اختبار.

تعمل محطات الشحن بتيار متردد كـ "وسطاء" لتزويد نظام الشحن على متن السيارة بالتيار المتردد: المحطات أحادية الطور مناسبة للمركبات الصغيرة، عادة ما تستغرق 3-8 ساعات للشحن الكامل؛ المحطات ثلاثية الطور تسمح بشحن سريع للحافلات متوسطة وكبيرة الحجم، حيث تصل إلى 80٪ من الشحن في نصف ساعة. من خلال سنوات من الاختبار، أدركت أن اختبار محطات الشحن يجب أن يكون "شاملاً" - المعلمات مثل الجهد والتيار والتواتر تعكس مباشرة قدرات المحطة على التحكم واستخراج البيانات ومعالجتها. بالإضافة إلى ذلك، فإن سلامة محطات الشحن هي "مسألة حياة أو موت"؛ أي خلل يمكن أن يجعل السيارة الكهربائية غير قابلة للعمل.

ومع ذلك، فإن طرق الاختبار الحالية لها قيود. طريقة الاختبار البيئي، التي تستخدم بطاريات فعلية، لا تتمكن من محاكاة ظروف الشحن الحقيقية، مما يؤدي إلى أخطاء كبيرة وكفاءة منخفضة. هذا يدفعنا كاختبارين على الخطوط الأمامية إلى التقدم جنبًا إلى جنب مع البحث والتطوير للمركبات الجديدة الطاقة، وتحسين معايير الاختبار لدفع تقدم الصناعة حقًا.

2. طرق الاختبار على الأرض لمحطات شحن السيارات الكهربائية: رؤى عملية من الخطوط الأمامية
2.1 تكوين منصة الاختبار على الأرض
2.1.1 منصة الأجهزة

يجب أن تكون منصة الاختبار التلقائي التي نستخدمها متوافقة مع اختبار محطات الشحن بتيار متردد وتدعم التوافق. على سبيل المثال، عند اختبار محطة ثلاثية الطور 63A، يتم ضبط مصدر الطاقة الترددي على 60kVA، بإخراج 0VAC-300VAC لتقليل التيار التوافقي وتتجنب التداخل الشبكي. التحميل المستقل أحادي الطور، حيث يعمل كل طور بشكل منفصل، يحاكي ظروف التحميل للموديلات غير الخطية للشحن ومحولات الشحن، مما يولد قوة تأثير مرتين من الجهد المقنن. يتم الحصول على هذه الإعدادات للمعلمات من خلال "اختبارات ميدانية" من العديد من الاختبارات.

تعتمد محطات الشحن على مصادر الطاقة الترددي ويجب أن تحاكي "الاضطرابات" مثل التوافقيات وهبوط الجهد في الشبكة الرئيسية، لضمان أن بيانات المحطة تتوافق مع المعايير الوطنية تحت الظروف القصوى. يتم برمجة الأحمال المقاومة للتحكم أحادي الطور، والتي تلبي متطلبات الاختبار لكل من محطات الشحن أحادية الطور وثلاثية الطور.

باستخدام واجهة الاختبار بتيار متردد لمحاكاة الأعطال الأرضية وطقس المنطق، مع مصادر الطاقة والأحمال، يمكننا فهم توافق المحطة مع السيارة الكهربائية، وتحقق من فعالية الإجراءات الوقائية. يقوم مقاييس الطاقة عالية الدقة بجمع بيانات الجهد والتيار؛ يتم تثبيت مقياس رقمي متعدد الأرقام بـ 6.5 أرقام في بطاقة الاستشعار بـ 20 قناة للقياس المتزامن. تعمل أجهزة التحكم في الإشارات مع مكبرات الرسم البياني لالتقاط إشارات التحويل، وتنضم الخوادم السلسلية إلى الكمبيوترات الصناعية للتواصل الفوري للبيانات وإعداد التقارير. يعتبر هذا التكوين الأجهزة "العمود الفقري" لدقة الاختبار.

2.1.2 برامج الاختبار

يجب أن تكون البرامج مفتوحة، وتقوم بدمج مختلف بيانات الاختبار لإدارة الأجهزة والبرامج والتقارير مركزياً مع ضمان أمان البيانات. البرنامج الذي أستخدمه بشكل شائع يحتوي على واجهة برمجة ثانوية تسهل على الاختبارين على الخطوط الأمامية تعديل البرامج ومعالجة البيانات.

واجهة الإنسان والحاسوب (HMI) ذات وظائف عالية: الكشف عن المعلمات، العرض الديناميكي، التحكم في التشغيل، وإنشاء التقارير، مع تخصيص واجهة الآثار عبر الإنترنت. تقوم وحدة العميل بالتواصل عبر واجهات البيانات وأوامر التحكم؛ تتلقى وحدة أوامر التحكم وأوامر التنفيذ والتحقق منها، وتدير واجهات الأجهزة بشكل موحد. إذا تغيرت الأجهزة، يتم تحديث التكوينات لتبسيط التحديثات. تتعامل وحدة البيانات مع جمع البيانات وتخزينها ومعالجتها، وفصل التحقق من المعلمات والنتائج، وتحديد تكوينات الأجهزة.

أنا معتاد على عملية تشغيل البرنامج: تسجيل الدخول، اختيار عناصر الاختبار، تعديل أوامر البرنامج في الوقت الفعلي، وإرسال التعليمات إلى خزانة التحكم. بعد تنفيذ المشروع، يمكنك مشاهدة أوامر التحرير على الجانب الأيسر والمتغيرات والتقارير على الجانب الأيمن. يمكن للمراقبة عبر الإنترنت تعديل مكبرات الرسم البياني ومحللي الطاقة؛ بدء الاختبار، جمع البيانات، وحفظها في مجلد. هذه العملية المبسطة تزيد بشكل كبير من كفاءة الاختبار.

2.2 عناصر الاختبار: نقاط التفتيش الرئيسية للاختبار على الخطوط الأمامية
2.2.1 فحص المظهر والهيكل

خلال كل اختبار، خطوتي الأولى هي فحص غلاف محطة الشحن واللوحة التعريفية. يجب أن تكون اللوحة التعريفية واضحة وكاملة، وأن تكون الحمايات الأمنية موجودة بشكل صحيح، وخالية من الصدأ والغبار. يجب أن تتوافق "الأمور الخفية" مثل مصدر الطاقة، وبيئة التشغيل، وحماية الصدمات الكهربائية، والمسافة الكهربائية بدقة مع المعايير. يجب أن يكون الجسم نظيفًا وخاليًا من الشروخ والبروز، وأن يكون التوصيل مرتبًا. يجب أن يكون هناك زر التوقف الطارئ، مما يسمح بقطع الطاقة على الفور في حالة وجود أعطال. يجب أن يكون الجسم متينًا، مقاومًا للتآكل والحرارة العالية، وأن تكون مكوناته الداخلية محمية من الماء والصدأ. تجاهل أي من هذه التفاصيل قد يشكل مخاطر محتملة.

2.2.2 فحص المؤشرات والشاشات

رغم صغر حجمها، المؤشرات والشاشات مهمة للغاية! تحقق من حالاتها أثناء الشحن والأعطال والتشغيل: يجب أن تضيء أو تومض المؤشرات أثناء التشغيل، وتبقى مضاءة بشكل ثابت أثناء تشغيل الطاقة بشكل طبيعي، وتبقى مضاءة (مؤشر التشغيل) مع إطفاء مؤشر الشحن أثناء الشحن، وتظهر مؤشر التشغيل الثابت مع مؤشر العطل المومض أثناء زيادة الجهد/التيار. يجب أن تعرض أيضًا معلومات البطارية في الوقت الحقيقي، ومدة الشحن، والجهد، والتيار، مع تحذيرات الأعطال والسجلات اليدوية. إذا حدثت أعطال في هذه الوظائف، لن يستطيع السائقون تقييم حالة المحطة.

2.2.3 اختبار الوظائف

خلال الاختبار التلقائي أو اليدوي، يجب استخدام بيانات BMS لضبط معلمات الشحن، لضمان جودة الشحن. قبل التشغيل اليدوي، يتم ضبط المعلمات وتثبيت الأجهزة، ورصد حدود الجهد/التيار الخارجي في الوقت الحقيقي. إذا تجاوز الجهد الحدود أثناء التشغيل بتيار ثابت، يتم التحويل إلى جهد ثابت؛ إذا تجاوز التيار الحدود أثناء التشغيل بجهد ثابت، يتم تقييد التيار؛ في حالة وجود جهد متردد غير طبيعي، يتم إيقاف التشغيل على الفور. هذه المنطق هي "قواعد صارمة" لضمان سلامة الشحن.

2.2.4 اختبار وظيفة القياس

يعتبر القياس "قلب" محطات الشحن، ويشمل اختبارات للأخطاء التشغيلية، والأخطاء الإرشادية، والأخطاء المالية، وأخطاء الساعة. عندما يكون تيار الحمل بين الأقصى والأدنى، يجب أن يكون خطأ الفئة 1 ≤±1٪، الفئة 2 ≤±2٪؛ يجب أن تتطابق كمية الدفع مع السعر الوحدة واستهلاك الطاقة؛ يجب ألا يتجاوز خطأ الساعة 5 ثوانٍ في الاختبار الأول، مع مدة اختبار 3 دقائق. هذه المتطلبات الدقيقة تؤثر مباشرة على تكاليف المستخدم وتجربة الشحن.

3. أمثلة تطبيقية للاختبار على الأرض لمحطات شحن السيارات الكهربائية: سجلات المعارك على الخطوط الأمامية
3.1 اختبار محطة الشحن والأحمال الفعلية
3.1.1 موضوع الاختبار

لتأكيد طرق الاختبار، اخترت محطة شحن بتيار مستمر في محطة شحن، مع التركيز على أداء الحمل - يتطلب الاختبار على الخطوط الأمامية "التحقق الفعلي" لفهم الأداء حقًا.

3.1.2 استنتاجات الاختبار

على سبيل المثال، تم الكشف عن الاختبارات حول محطة الشحن رقم 1:

• عندما انحرف الجهد الخارجي، كان التيار الثابت 60A؛

• عندما انحرف التيار الخارجي، كان الجهد الثابت 400V؛

• تماشى الرسم البياني للجهد والزمن مع متطلبات التحكم في الدائرة.

هذا الاختبار مجتمع بين القياسات الجانبية AC و DC، مما يسمح للشاحن بالعمل تحت الحمل، مع الحفاظ على استقرار الجهد الثابت. مع جهد إدخال 500V، تم تحسين تيار الحمل، وتم قياس الطاقة في الوقت الفعلي - هذا النهج الشامل قام بتقييم أداء المحطة بشكل كامل.

3.2 مشاكل الاختبار والتحسينات: التحديات والحلول على الخطوط الأمامية

• مشاكل المعدات: يمكن لأجهزة الاختبار عرض رسائل الاتصال ولكنها تفشل في إنشاء تقارير موحدة للبروتوكولات، مما يقلل من الكفاءة؛ صعوبة تحقيق الجهد/التيار الثابت؛ انخفاض التكامل والقابلية للحمل، مع أحمال مقاومة ضخمة.

الحل: أنا وزملائي أضفنا إعداد تقارير موحدة للبروتوكولات للأجهزة، وقدمت وضع الجهد/التيار الثابت، وضغطنا على تكامل الأجهزة - يجب على الاختبارين على الخطوط الأمامية حل هذه "نقاط الانسداد" بشكل استباقي.

• مشكلات تحديث البروتوكولات: تقوم بعض المحطات بتحديث بروتوكولات الاتصال إلى المعايير الدولية، مما يجعل الاختبار باستخدام المعايير القديمة غير دقيق. يجب أن تدعم منصات الاختبار المعايير القديمة والجديدة - يجب علينا مواكبة تحديثات الصناعة.

• عدم كفاية محتوى الاختبار: تسبب التدخل اللاسلكي أثناء التفاعل البشري/الشبكي في تعطيل اتصال تطبيق السيارة الكهربائية بالشبكة؛ إعادة التشغيل اليدوية تحل مشاكل المحطة، مما يتطلب تحليل أخطاء المنتج الأساسي.

الحل: يجب أن تشمل منصات الاختبار هذه السيناريوهات، وتقيم استقرار الاتصال اللاسلكي وإعادة التشغيل الذاتي للأعطال - يجب أن يتم الكشف عن المشكلات على الخطوط الأمامية وحلها أثناء الاختبار.

4. الخاتمة: آمال الاختبارين على الخطوط الأمامية للصناعة

تعتمد السيارات الكهربائية على محطات الشحن للحصول على "الطاقة". لضمان أن محطات الشحن موثوقة ودائمة، من الضروري وجود أنظمة رقابة وإشراف فعالة. كاختبارين على الخطوط الأمامية، نعمل بشكل وثيق مع المحطات يوميًا، آملين في تحديد مشكلات الأداء والأمان من خلال الاختبار الفعلي وتنفيذ حلول عملية، لضمان ازدهار صناعة السيارات الجديدة الطاقة. يتوقف تقدم الصناعة على العمل الجاد، وعلينا كاختبارين "الحفاظ على الخط" في هذا الرابط الحاسم.