Procedimientos de Prueba de Campo para Puntos de Carga de Vehículos Eléctricos

Como técnico profundamente involucrado en la prueba de estaciones de carga en la primera línea, mi trabajo diario deja una cosa muy clara: a medida que el nivel de vida de las personas aumenta, la demanda de vehículos también lo hace. Junto con la creciente popularidad de los conceptos de protección ambiental, la industria de los vehículos eléctricos (VE) está en auge. Las estaciones de carga, como la "línea de vida" de los vehículos eléctricos, determinan directamente si los VE pueden operar de manera estable y segura. En resumen, nuestro trabajo en pruebas es "diagnosticar" las estaciones de carga, asegurando que su rendimiento sea sólido. Este trabajo requiere meticulosidad y precisión.

1. Visión general de las estaciones de carga de vehículos eléctricos: desarrollo de la industria e importancia de las pruebas

La industria manufacturera global está a pleno rendimiento, consumiendo recursos a un ritmo asombroso. Recursos críticos como el petróleo son objeto de una feroz competencia en diversos sectores, y sus reservas se están agotando rápidamente. Como derivado del petróleo, la demanda de gasolina y diesel ha aumentado junto con el número de vehículos. Desde una perspectiva ambiental y de desarrollo sostenible, los vehículos propulsados por combustibles fósiles están destinados a ser eliminados. Actualmente, los vehículos híbridos y totalmente eléctricos ganan popularidad debido a su bajo o nulo consumo de combustible, y la industria de equipos de carga está "despegando" al mismo tiempo, con nuevas tecnologías y dispositivos surgiendo constantemente.

Desde una perspectiva de pruebas, hay varias clasificaciones clave para los equipos de carga:

• Por entrada eléctrica: estaciones de carga de corriente alterna (CA) (que dependen del cargador a bordo para la conversión de energía) y cargadores de corriente continua (CC) (que suministran energía directamente a la batería);

• Por método de instalación: de piso y de pared, seleccionadas según las condiciones del sitio;

• Por estructura del equipo: de tipo dividido e integrado, afectando la dificultad de instalación y mantenimiento;

• Por nivel de precisión: Clase 1 y Clase 2, determinando la precisión de la medición de energía. Estas clasificaciones forman el "conocimiento básico" que debo dominar antes de cada prueba.

Las estaciones de carga de CA actúan como "intermediarias" suministrando energía de CA al sistema de carga a bordo: las pilas monofásicas son adecuadas para vehículos pequeños, generalmente tomando de 3 a 8 horas para cargar completamente; las pilas trifásicas permiten la carga rápida de autobuses medianos a grandes, alcanzando un 80% de carga en media hora. A través de años de pruebas, he llegado a darme cuenta de que las pruebas de estaciones de carga deben ser "completas" — parámetros como el voltaje, la corriente y la frecuencia de salida reflejan directamente el control, la adquisición de datos y las capacidades de procesamiento de la estación. Además, la seguridad de las estaciones de carga es "cuestión de vida o muerte"; cualquier fallo puede dejar inoperable un VE.

Sin embargo, los métodos de prueba actuales tienen limitaciones. El método de prueba ambiental, que utiliza baterías físicas, no logra simular las condiciones de carga reales, lo que lleva a errores grandes y baja eficiencia. Esto nos obliga, a nosotros los probadores de primera línea, a avanzar junto con la I+D de los vehículos de nueva energía, mejorando los estándares de prueba para impulsar realmente el progreso de la industria.

2. Métodos de prueba en el sitio para estaciones de carga de vehículos eléctricos: conocimientos prácticos desde la primera línea
2.1 Configuración de la plataforma de prueba en el sitio
2.1.1 Plataforma de hardware

La plataforma de prueba automática que utilizamos debe ser compatible con las pruebas de pilas de CA y soportar interoperabilidad. Por ejemplo, al probar una pila trifásica de 63A, la fuente de alimentación de CA se configura a 60kVA, entregando 0VAC-300VAC para minimizar la corriente armónica y evitar interferencias en la red. La carga monofásica independiente, con cada fase operando por separado, simula las condiciones de carga de módulos de carga no lineales y cargadores, generando una fuerza de impacto dos veces mayor que la corriente nominal. Estas configuraciones de parámetros son "insights de batalla" obtenidos a partir de innumerables pruebas.

Las estaciones de carga dependen de fuentes de alimentación de CA y deben simular "perturbaciones" como armónicos y caídas de tensión en la alimentación principal, asegurando que los datos de la estación cumplan con los estándares nacionales en condiciones extremas. Cargas puramente resistivas se programan para control monofásico, cumpliendo con los requisitos de prueba tanto para pilas monofásicas como trifásicas.

Utilizando la interfaz de prueba de carga de CA para simular fallas a tierra y lógica de conmutación, combinada con fuentes de alimentación y cargas, podemos entender la compatibilidad entre la estación y el VE, verificando la efectividad de las acciones de protección. Los medidores de potencia de alta precisión recopilan datos de voltaje y corriente; un multímetro digital de 6.5 dígitos se instala en la tarjeta de adquisición de datos con 20 canales para mediciones simultáneas. Los dispositivos de conmutación de señales trabajan con osciloscopios para capturar señales de conmutación, y los servidores serie se conectan a computadoras industriales para el intercambio y reporte de datos en tiempo real. Esta configuración de hardware es el "esqueleto" de la precisión de las pruebas.

2.1.2 Software de prueba

El software debe ser abierto, integrando diversos datos de prueba para gestionar centralmente dispositivos, programas e informes, garantizando la seguridad de los datos. El software que comúnmente uso tiene una interfaz de programación secundaria, facilitando a los probadores de primera línea ajustar programas y procesar datos.

La interfaz hombre-máquina (HMI) es altamente funcional: detección de parámetros, visualización dinámica, control de operación y generación de informes, con personalización en línea de los efectos de la interfaz. El módulo cliente se comunica a través de interfaces de datos y comandos de control; el módulo de comando de control recibe, ejecuta y verifica comandos, gestionando de manera unificada las interfaces de dispositivo. Si cambia el hardware, las configuraciones se actualizan para simplificar las actualizaciones. El módulo de datos se encarga de la recopilación, almacenamiento y procesamiento de datos, separando la verificación de parámetros y resultados, y definiendo las configuraciones de hardware.

Estoy bien versado en el proceso de operación del software: iniciar sesión, seleccionar ítems de prueba, ajustar comandos de programa en tiempo real y enviar instrucciones al gabinete de control. Después de ejecutar un proyecto, ver los comandos de edición a la izquierda y las variables/informes a la derecha. La supervisión en línea permite ajustar osciloscopios y analizadores de potencia; iniciar la prueba, recopilar datos y guardarlos en una carpeta. Este proceso simplificado aumenta significativamente la eficiencia de las pruebas.

2.2 Ítems de prueba: puntos de control clave para las pruebas en la primera línea
2.2.1 Inspección de apariencia y estructura

Durante cada prueba, mi primer paso es verificar la carcasa y la placa de identificación de la estación de carga. La placa de identificación debe ser clara y completa, con protecciones de seguridad adecuadas, y libre de óxido o polvo. Los "aspectos ocultos" como el suministro de energía, el entorno de operación, la protección contra descargas eléctricas y el aislamiento eléctrico deben cumplir estrictamente con los estándares. El cuerpo de la estación debe estar limpio, sin grietas ni rebabas, y con cables ordenados. Un botón de parada de emergencia es obligatorio, permitiendo un corte de energía inmediato en caso de fallas. El cuerpo de la estación debe ser duradero, resistente a la corrosión y altas temperaturas, y sus componentes internos deben estar protegidos contra el agua y el óxido. Pasar por alto cualquiera de estos detalles podría suponer peligros potenciales.

2.2.2 Inspección de indicadores y pantallas

Aunque pequeños, los indicadores y pantallas son cruciales! Verifique su estado durante la carga, las fallas y la operación: los indicadores deben encenderse o parpadear durante la operación, permanecer encendidos de forma estable durante la alimentación normal, mantener el indicador de operación encendido con el indicador de carga apagado durante la carga, y mostrar un indicador de operación estable con un indicador de falla parpadeante durante sobretensión/sobrecorriente. También deben mostrar información de la batería en tiempo real, duración de la carga, voltaje y corriente, con advertencias de fallas y registros manuales. Las fallas en estas funciones dejan a los conductores sin poder evaluar el estado de la estación.

2.2.3 Prueba de funcionamiento

Durante las pruebas automáticas o manuales, los datos del BMS deben usarse para ajustar los parámetros de carga, asegurando la calidad de la carga. Antes de la operación manual, se establecen parámetros, se instalan dispositivos y se monitorean en tiempo real los límites de voltaje y corriente de salida. Si el voltaje excede los límites durante la operación a corriente constante, cambie a tensión constante; si la corriente excede los límites durante la operación a tensión constante, limite la corriente; en caso de tensión de CA anormal, apague inmediatamente. Estas lógicas son "reglas estrictas" para garantizar la seguridad de la carga.

2.2.4 Prueba de función de medición

La medición es el "corazón" de las estaciones de carga, involucrando pruebas de error de operación, error de indicación, error de pago y error de reloj. Cuando la corriente de carga está entre el máximo y el mínimo, las pilas de Clase 1 deben tener un error ≤±1%, las de Clase 2 ≤±2%; los montos de pago deben coincidir con el precio unitario y el consumo de energía; el error de reloj no debe superar 5 segundos para la primera prueba, con una duración de prueba de 3 minutos. Estos requisitos de precisión impactan directamente en los costos y la experiencia de carga del usuario.

3. Ejemplos de aplicación de pruebas en el sitio para estaciones de carga de vehículos eléctricos: registros de batalla en la primera línea
3.1 Prueba de estación de carga y carga real
3.1.1 Objeto de prueba

Para validar los métodos de prueba, seleccioné una pila de CC en una estación de carga, enfocándome en su rendimiento de carga — las pruebas en la primera línea requieren "verificación en el mundo real" para comprender realmente el rendimiento.

3.1.2 Conclusiones de la prueba

Tomando como ejemplo la Pila No. 1, las pruebas revelaron:

• Cuando el voltaje de salida se desvió, la corriente constante fue de 60A;

• Cuando la corriente de salida se desvió, la tensión constante fue de 400V;

• El gráfico de voltaje-tiempo cumplió con los requisitos de control del circuito.

Esta prueba combinó mediciones de lado CA y CC, permitiendo que el cargador operara bajo carga, manteniendo la estabilidad de la tensión constante. Con un voltaje de entrada de 500V, la corriente de carga se optimizó, y la potencia se midió en tiempo real — este enfoque integral evaluó a fondo el rendimiento de la estación.

3.2 Problemas y mejoras en las pruebas: desafíos y soluciones en la primera línea

• Problemas de equipo: los dispositivos de prueba pueden mostrar mensajes de comunicación pero no generar informes de consistencia de protocolo estandarizados, reduciendo la eficiencia; dificultad para lograr tensión/corriente constante; baja integración y portabilidad, con cargas resistivas voluminosas.

Solución: Mi equipo y yo agregamos la generación de informes de consistencia de protocolo a los dispositivos, introdujimos modos de tensión/corriente constante y promovimos la integración de dispositivos — los probadores de primera línea deben resolver activamente estos "cuellos de botella".

• Problemas de actualización de protocolo: algunas estaciones de carga actualizan los protocolos de comunicación a estándares internacionales, haciendo que las pruebas con estándares antiguos sean inexactas. Las plataformas de prueba deben soportar ambos estándares — debemos mantenernos al día con las actualizaciones de la industria.

• Contenido de prueba insuficiente: la interferencia de comunicación inalámbrica durante la interacción hombre-máquina/red interrumpe la conexión de la APP vehículo-red; los reinicios manuales resuelven fallas de la estación, requiriendo un análisis de fallas del producto central.

Solución: Las plataformas de prueba deben incluir estos escenarios, evaluando la estabilidad de la comunicación inalámbrica y la recuperación automática de fallas — los problemas de primera línea deben exponerse y resolverse durante las pruebas.

4. Conclusión: aspiraciones de un probador de primera línea para la industria

Los vehículos eléctricos dependen de las estaciones de carga para "energía". Para garantizar que las estaciones de carga sean confiables y duraderas, son esenciales sistemas de supervisión e inspección eficientes. Como probadores de primera línea, trabajamos en estrecha colaboración con las estaciones de carga a diario, esperando identificar problemas de rendimiento y seguridad a través de pruebas en tiempo real e implementar soluciones prácticas, asegurando que la industria de vehículos de nueva energía florezca. El progreso de la industria depende de un trabajo sólido, y los probadores debemos "mantener la línea" en este eslabón crucial.