Procedury testów terenowych dla stacji ładowania pojazdów elektrycznych

Jako technik głęboko zaangażowany w testowanie stacji ładowania na pierwszej linii, moja codzienna praca czyni jedną rzecz jasną: z podwyższonym standardem życia ludzi rośnie popyt na pojazdy. W połączeniu ze wzrostem popularności koncepcji ochrony środowiska, przemysł samochodów elektrycznych (EV) jest w rozkwicie. Stacje ładowania, jako „żyłka życiowa” pojazdów elektrycznych, bezpośrednio decydują, czy EV mogą działać stabilnie i bezpiecznie. Prostymi słowami, nasza praca polega na „diagnozowaniu” stacji ładowania, zapewniając, że ich wydajność jest niezachwiana. Ta praca wymaga dokładności i precyzji.

1. Przegląd stacji ładowania pojazdów elektrycznych: rozwój branży i znaczenie testowania

Globalny przemysł wytwórczy pracuje pełną parą, zużywając zasoby w zdumiewającym tempie. Kluczowe zasoby, takie jak ropa naftowa, są intensywnie konkurencyjne we wszystkich sektorach, a rezerwy szybko się wyczerpują. Jako produkt uboczny ropy, popyt na benzynę i olej napędowy gwałtownie wzrósł wraz ze wzrostem liczby pojazdów. Z perspektywy ekologicznej i zrównoważonego rozwoju, pojazdy spalinowe są skazane na wycofanie. Obecnie, hybrydowe i czysto elektryczne pojazdy zyskują na popularności dzięki niskiemu lub zerowemu zużyciu paliwa, a przemysł sprzętu do ładowania „startuje” równolegle, z nowymi technologiami i urządzeniami pojawiającymi się ciągle.

Z perspektywy testowania istnieje kilka kluczowych klasyfikacji dla sprzętu do ładowania:

• Według wejścia elektrycznego: stacje ładowania prądem przemiennym (AC) (oparte na pokładowym ładowarce do konwersji mocy) i ładowarki prądem stałym (DC) (bezpośrednio zasilające baterię);

• Według metody montażu: na podłodze i na ścianie, wybierane na podstawie warunków lokalizacji;

• Według struktury urządzenia: typ rozdzielczy i zintegrowany, wpływający na trudność montażu i konserwacji;

• Według poziomu dokładności: Klasa 1 i Klasa 2, decydujące o precyzji pomiaru energii. Te klasyfikacje stanowią „podstawową wiedzę”, którą muszę opanować przed każdym testem.

Stacje ładowania AC działają jako „pośrednicy” dostarczając prąd przemienny do systemu ładowania pokładowego: jednofazowe są odpowiednie dla małych pojazdów, zwykle trwają 3-8 godzin do pełnego naładowania; trójfazowe umożliwiają szybkie ładowanie średnich do dużych autobusów, osiągając 80% naładowania w ciągu pół godziny. Dzięki latom testowania zrozumiałem, że testowanie stacji ładowania musi być „kompleksowe” — parametry takie jak napięcie wyjściowe, prąd i częstotliwość bezpośrednio odzwierciedlają zdolności sterowania, pozyskiwania danych i przetwarzania stacji. Ponadto bezpieczeństwo stacji ładowania jest „sprawą życia i śmierci”; każda awaria może sprawić, że EV będzie niezdolne do działania.

Jednak obecne metody testowania mają ograniczenia. Metoda testów środowiskowych, która używa fizycznych baterii, nie jest w stanie symulować rzeczywistych warunków ładowania, prowadząc do dużych błędów i niskiej efektywności. To zmusza nas, testerów na pierwszej linii, do postępowania zgodnie z badaniami i rozwojem nowych pojazdów energetycznych, poprawiając standardy testowania, aby naprawdę wspierać postęp branży.

2. Metody testowania stacji ładowania pojazdów elektrycznych na miejscu: praktyczne spostrzeżenia z pierwszej linii
2.1 Konfiguracja platformy testowej na miejscu
2.1.1 Platforma sprzętowa

Platforma automatycznego testowania, którą używamy, musi być kompatybilna z testowaniem stacji AC i obsługiwać interoperacyjność. Na przykład, podczas testowania trójfazowej stacji 63A, zasilanie AC ustawione jest na 60kVA, generując 0VAC–300VAC, aby zminimalizować harmoniczny prąd i uniknąć zakłóceń sieci. Jednofazowe obciążenie niezależne, z każdą fazą działającą osobno, symuluje warunki obciążenia nieliniowych modułów ładowania i ładowarek, generując siłę uderzeniową dwukrotnie większą niż nominalny prąd. Te ustawienia parametrów to „przetestowane w boju” spostrzeżenia uzyskane z niezliczonych testów.

Stacje ładowania opierają się na zasilaniu AC i muszą symulować „zakłócenia” takie jak harmoniki i obniżenie napięcia w sieci, zapewniając, że dane stacji spełniają standardy narodowe w ekstremalnych warunkach. Czyste obciążenia rezystywne są programowane do sterowania jednofazowego, spełniając wymagania testowe zarówno dla stacji jednofazowych, jak i trójfazowych.

Korzystając z interfejsu testowego ładowania AC do symulacji uszkodzeń do ziemi i logiki przełączników, połączone z zasilaczami i obciążeniami, możemy zrozumieć kompatybilność między stacją a EV, weryfikując skuteczność działań ochronnych. Wysoce precyzyjne liczniki mocy zbierają dane napięcia i prądu; cyfrowy multimeter o 6,5 cyfrach jest zamontowany w karcie pozyskiwania danych z 20 kanałami do jednoczesnego pomiaru. Urządzenia bramkujące sygnałów współpracują z oscyloskopami do przechwytywania sygnałów przełączania, a serwery szeregowe łączą się z komputerami przemysłowymi do wymiany danych w czasie rzeczywistym i raportowania. Ta konfiguracja sprzętowa jest „spinalną kolumną” dokładności testowania.

2.1.2 Oprogramowanie testowe

Oprogramowanie musi być otwarte, integrując różne dane testowe do centralnego zarządzania urządzeniami, programami i raportami, jednocześnie zapewniając bezpieczeństwo danych. Oprogramowanie, które często używam, ma interfejs programowania drugiego poziomu, ułatwiający testerom na pierwszej linii dostosowywanie programów i przetwarzanie danych.

Interfejs człowiek-maszyna (HMI) jest bardzo funkcjonalny: detekcja parametrów, dynamiczna prezentacja, sterowanie operacją i generowanie raportów, z online dostosowywaniem efektów interfejsu. Moduł klienta komunikuje się przez interfejsy danych i komendy sterujące; moduł komend sterujących odbiera, wykonuje i weryfikuje komendy, zjednoczonych zarządzaniem interfejsami urządzeń. Jeśli zmienia się sprzęt, konfiguracje są aktualizowane, upraszczając aktualizacje. Moduł danych odpowiada za pozyskiwanie, przechowywanie i przetwarzanie danych, oddzielając weryfikację parametrów i wyników, oraz definiując konfiguracje sprzętowe.

Dobrze znam proces operacji oprogramowania: logowanie, wybór elementów testowych, dostosowywanie komend programu w czasie rzeczywistym i wysyłanie instrukcji do szafy sterowniczej. Po wykonaniu projektu, przeglądam komendy edycji po lewej stronie i zmienne/raporty po prawej. Monitorowanie online pozwala na dostosowanie oscyloskopów i analizatorów mocy; uruchamiam test, zbieram dane i zapisuję je do folderu. Ten uproszczony proces znacznie zwiększa efektywność testowania.

2.2 Elementy testowe: kluczowe punkty kontrolne dla testów na pierwszej linii
2.2.1 Inspekcja wyglądu i struktury

Podczas każdego testu, moim pierwszym krokiem jest sprawdzenie obudowy i tablicy nazewnictwa stacji ładowania. Tablica nazewnictwa musi być czytelna i kompletna, z odpowiednimi zabezpieczeniami bezpieczeństwa, wolna od rdzy i kurzu. „Ukryte aspekty” takie jak zasilanie, środowisko pracy, ochrona przed wstrząsem elektrycznym i odstępy elektryczne muszą ściśle przestrzegać standardów. Korpus stacji musi być czysty, wolny od pęknięć i zgrubień, z uporządkowanym układem przewodów. Przycisk awaryjny jest obowiązkowy, umożliwiający natychmiastowe wyłączenie zasilania w przypadku awarii. Korpus stacji musi być trwały, odporny na korozję i wysokie temperatury, a jego komponenty wewnętrzne muszą być chronione przed wodą i rdzą. Pominięcie któregokolwiek z tych szczegółów może stanowić potencjalne zagrożenie.

2.2.2 Inspekcja wskaźników i wyświetlaczy

Mimo że małe, wskaźniki i wyświetlacze są kluczowe! Zweryfikuj ich stan podczas ładowania, awarii i działania: wskaźniki powinny świecić lub migotać podczas działania, stałe świecenie podczas normalnego włączenia zasilania, stałe świecenie (wskaźnik działania) z wyłączonym wskaźnikiem ładowania podczas ładowania, a stałe świecenie wskaźnika działania z migoczącym wskaźnikiem awarii podczas nadnapięcia/nadprądu. Muszą również wyświetlać aktualne informacje o baterii, czasie ładowania, napięciu i prądzie, z ostrzeżeniami o awarii i manualnymi zapisami. Awarie tych funkcji pozostawiają kierowców bez możliwości oceny stanu stacji.

2.2.3 Testowanie funkcjonalne

Podczas automatycznego lub ręcznego testowania, dane BMS muszą być używane do dostosowywania parametrów ładowania, zapewniając jakość ładowania. Przed ręcznym działaniem, parametry są ustawiane, urządzenia instalowane, a granice napięcia/prądu wyjściowego monitorowane w czasie rzeczywistym. Jeśli napięcie przekracza granice podczas działania przy stałym prądzie, przełącz na stałe napięcie; jeśli prąd przekracza granice podczas działania przy stałym napięciu, ogranicz prąd; w przypadku nietypowego napięcia AC, natychmiast zatrzymaj. Te logiki są „twardymi regułami” zapewniającymi bezpieczeństwo ładowania.

2.2.4 Testowanie funkcji pomiarowej

Pomiar to „serce” stacji ładowania, obejmujący testy błędu działania, błędu wskazania, błędu płatności i błędu zegara. Gdy prąd obciążenia jest między maksymalnym a minimalnym, stacje klasy 1 muszą mieć błąd ≤±1%, klasy 2 ≤±2%; kwoty płatności muszą zgadzać się z ceną jednostkową i zużyciem energii; błąd zegara nie może przekraczać 5 sekund podczas pierwszego testu, z czasem testowania 3 minuty. Te wymagania precyzji bezpośrednio wpływają na koszty użytkownika i doświadczenie ładowania.

3. Przykłady zastosowania testowania stacji ładowania pojazdów elektrycznych na miejscu: zapisy z pierwszej linii
3.1 Testowanie rzeczywistej stacji i obciążenia
3.1.1 Obiekt testu

Aby zweryfikować metody testowania, wybrałem stację DC na stacji ładowania, skupiając się na jej wydajności obciążeniowej — testy na pierwszej linii wymagają „rzeczywistej weryfikacji” aby zrozumieć wydajność.

3.1.2 Wnioski z testów

Na przykładzie stacji nr 1, testy wykazały:

• Gdy napięcie wyjściowe odchyliło się, stały prąd wynosił 60A;

• Gdy prąd wyjściowy odchylił się, stałe napięcie wynosiło 400V;

• Wykres napięcia-czas spełniał wymagania sterowania obwodem.

Ten test połączył pomiary stron AC i DC, umożliwiając ładowarce działanie pod obciążeniem, utrzymując stabilność stałego napięcia. Z wejściowym napięciem 500V, prąd obciążenia został zoptymalizowany, a moc była mierzona w czasie rzeczywistym — ten kompleksowy podejście dokładnie ocenił wydajność stacji.

3.2 Problemy i poprawki testowe: wyzwania i rozwiązania na pierwszej linii

• Problemy sprzętowe: Urządzenia testowe mogą wyświetlać komunikaty komunikacyjne, ale nie są w stanie generować znormalizowanych raportów zgodności protokołu, co obniża efektywność; trudności w osiągnięciu stałego napięcia/prądu; niska integracja i przenośność, z grubsza obciążeniami rezystywnymi.

Rozwiązanie: Ja i moja drużyna dodaliśmy raportowanie zgodności protokołu do urządzeń, wprowadziliśmy tryby stałego napięcia/prądu i popchnęliśmy do integracji urządzeń — testerzy na pierwszej linii muszą aktywnie rozwiązywać te „butelkowe gardła”.

• Problemy z aktualizacją protokołu: Niektóre stacje aktualizują protokoły komunikacyjne do standardów międzynarodowych, co sprawia, że testowanie z użyciem starych standardów jest nieprecyzyjne. Platformy testowe muszą obsługiwać zarówno stare, jak i nowe standardy — musimy nadążać za aktualizacjami branżowymi.

• Niewystarczające treści testowe: Zakłócenia komunikacji bezprzewodowej podczas interakcji człowiek-maszyna/sieć zaburzają połączenie aplikacji EV do sieci; ręczne restarty rozwiązują awarie stacji, wymagając analizy awarii produktów podstawowych.

Rozwiązanie: Platformy testowe muszą obejmować te scenariusze, oceniając stabilność komunikacji bezprzewodowej i samo-naprawianie awarii — problemy na pierwszej linii muszą być ujawniane i rozwiązywane podczas testowania.

4. Podsumowanie: aspiracje testerów na pierwszej linii dla branży

Pojazdy elektryczne polegają na stacjach ładowania jako na „energię”. Aby zapewnić, że stacje ładowania są niezawodne i trwałe, niezbędne są skuteczne systemy nadzoru i kontroli. Jako testerzy na pierwszej linii, codziennie blisko współpracujemy ze stacjami, mając nadzieję, że poprzez testowanie w czasie rzeczywistym zidentyfikujemy problemy dotyczące wydajności i bezpieczeństwa, a następnie zaimplementujemy praktyczne rozwiązania, zapewniając, że przemysł nowych pojazdów energetycznych rozwija się. Postęp branży zależy od solidnej pracy, a my, testerzy, musimy „utrzymywać linię” w tym kluczowym ogniwie.