اختبار الحماية الأرضية لمحطات شحن التيار المتردد/المستمر لمركبات الطاقة الجديدة

1. حماية أعمدة الشحن من التأريض

تنقسم محطات شحن السيارات الكهربائية إلى نوعين:أعمدة شحن التيار المترددومحطات شحن التيار المستمر. توفر محطات شحن التيار المتردد طاقة تيار متردد 220 فولت، والتي يتم تحويلها إلى طاقة تيار مستمر عالية الجهد بواسطة الشاحن الموجود على متن المركبة لشحن بطارية الطاقة.أعمدة شحن التيار المستمريُوفر هذا النظام طاقة تيار متردد ثلاثي الأطوار بجهد 380 فولت، والتي تشحن البطارية مباشرةً عبر منفذ الشحن السريع دون الحاجة إلى شاحن السيارة. وينص المعيار الوطني GB/T20234.1 بوضوح على متطلبات واجهات السيارة وواجهات إمداد الطاقة.شواحن السيارات الكهربائية التي تعمل بالتيار المتردداستخدم واجهة ذات سبعة دبابيس وفقًا للمعيار الوطني، بينماشواحن التيار المستمراستخدم واجهة التوصيل القياسية الوطنية ذات التسعة دبابيس. دبابيس PE الخاصة بواجهتي الشحن الموجودتين على جانب المركبة هي أطراف تأريض (انظر الشكل 1). وظيفة سلك التأريض PE هي تأريض هيكل المركبة الكهربائية بشكل موثوق عبر التيار المتردد.محطة شحن السيارات الكهربائيةفي المعيار الوطني GB/T 18487.1، يجب توصيل سلك التأريض PE الخاص بمعدات إمداد الطاقة بأرضية هيكل السيارة الكهربائية (دبوس PE في الشكل 1) لكي يعمل وضع شحن السيارة الكهربائية بشكل طبيعي.

الشكل 1. دبوس PE لواجهة الشحن من جانب المركبة

استخدام طريقة الشحن حيث التيار المترددمحطة شحن المركبات الكهربائيةيستخدم موصلًا ثنائي الاتجاه للسيارة للتوصيل بـمنفذ شحن السيارة الكهربائيةعلى سبيل المثال، تم تحليل دائرة التحكم في نظام الشحن هذا، ويظهر مخطط الدائرة الخاص به في الشكل 2.

عند ضبط معدات إمداد الطاقة للشحن، إذا كانت المعدات خالية من الأعطال، فيجب أن يكون الجهد عند نقطة الكشف 1 هو 12 فولت.

عندما يمسك المشغل مسدس الشحن ويضغط على القفل الميكانيكي، يتم إغلاق S3، ولكن واجهة السيارة غير متصلة بالكامل، ويكون الجهد عند نقطة الكشف 1 هو 9 فولت.

عندمابندقية الشحنعند توصيل كابل الشحن بمنفذ شحن السيارة بالكامل، يُغلق المفتاح S2. في هذه اللحظة، ينخفض ​​الجهد عند نقطة الكشف 1 بسرعة. يؤكد جهاز تزويد الطاقة الإشارة عبر وصلة CC ويكشف التيار الذي يتحمله كابل الشحن، فيُحوّل المفتاح S1 من طرف 12 فولت إلى طرف PWM.

عندما ينخفض ​​الجهد عند نقطة الكشف 1 إلى 6 فولت، يقوم مفتاحا K1 وK2 في جهاز التغذية بتوصيل تيار الخرج، وبذلك تكتمل دائرة التغذية. بعد إنشاء اتصال كهربائي بين المركبة الكهربائية وجهاز التغذية، يحدد جهاز التحكم في المركبة أقصى سعة تغذية للجهاز من خلال حساب دورة تشغيل إشارة تعديل عرض النبضة (PWM) عند نقطة الكشف 2. على سبيل المثال، بالنسبة لشاحن بقدرة 16 أمبير، تكون دورة التشغيل 73.4%، وبالتالي يتذبذب الجهد عند طرف CP بين 6 فولت و-12 فولت، بينما ينخفض ​​الجهد عند طرف CC من 4.9 فولت (حالة التوصيل) إلى 1.4 فولت (حالة الشحن).

بمجرد أن تحدد وحدة التحكم في السيارة أن وصلة الشحن متصلة بالكامل (أي أن S3 و S2 مغلقان) وتكمل ضبط الحد الأقصى المسموح به لتيار الإدخال للشاحن الموجود على متن السيارة (يتحول S1 إلى طرف PWM، ويتم إغلاق K1 و K2)، يبدأ الشاحن الموجود على متن السيارة في شحن السيارة الكهربائية.

خلال هذه العملية، إذا انفصل سلك التأريض، فلن يحدث أي تغيير في الجهد عند نقطة الكشف، ولن يتم توصيل دائرة إمداد الطاقة، ولن يكون هناك اتصال كهربائي بين المركبة الكهربائية ومعدات إمداد الطاقة. في هذه الحالة، سيكون الشاحن المدمج في حالة إيقاف التشغيل.

2. اختبار فصل التأريض لنظام الشحن

إذا كان تأريضنظام شحن محطة الشحن بالتيار المترددفي حال حدوث أعطال، قد يتسرب التيار من معدات إمداد الطاقة، مما قد يؤدي إلى صدمة كهربائية وإصابات شخصية. لذا، يُعدّ اختبار وفحص أعمدة الشحن أمرًا بالغ الأهمية. وفقًا لمعايير مثل GB/T20324 وGB/T 18487 وNB/T 33008، يشمل اختبار أعمدة الشحن بالتيار المتردد بشكل أساسي عمليات فحص عامة، واختبارات تبديل الدائرة تحت الحمل، واختبارات أعطال التوصيل. باستخدام سيارة BAIC EV200 كمثال، تمت ملاحظة تأثير التأريض غير الطبيعي لعنصر التأريض الكهربائي على حالة شحن نظام الشحن من خلال اختبار تغيرات تيار الإدخال والإخراج للشاحن المدمج.

في النظام الموضح في الشكل 3، فإن طرفي CC و CP على الجانب الأيسر من الشاحن الموجود على متن السيارة هما خطوط إشارة التحكم في الشحن؛ و PE هو سلك التأريض؛ و L و N هما طرفا إدخال التيار المتردد 220 فولت.

الأطراف الموجودة على الجانب الأيمن من مخطط الشاحن المدمج هي أطراف اتصال منخفضة الجهد. وظيفتها الرئيسية هي إعادة إرسال إشارة الشاحن المدمج إلى خط تأكيد اتصال وحدة التحكم في المركبة (VCU)، وتفعيل خط إشارة تنبيه الشحن لتشغيل لوحة العدادات وعرض حالة الاتصال، بالإضافة إلى تنبيه الشاحن لوحدة التحكم في المركبة (VCU) ونظام إدارة البطارية (BMS). بعد ذلك، تقوم وحدة التحكم في المركبة (VCU) بتنبيه لوحة العدادات لعرض حالة الشحن. يتم التحكم في المرحلات الرئيسية الموجبة والسالبة داخل بطارية الطاقة بواسطة نظام إدارة البطارية (BMS) لإغلاقها عبر أوامر من وحدة التحكم في المركبة (VCU)، وبذلك تكتمل عملية شحن بطارية الطاقة. أما الطرف الموجود أسفل الشاحن المدمج في الشكل 3، والمتصل بصندوق التحكم عالي الجهد، فهو طرف خرج التيار المستمر عالي الجهد.

في اختبار عطل التأريض لخط التأريض الأرضي (PE)، استُخدم مشبكان للتيار لقياس تياري الدخل والخرج في آنٍ واحد. تم إحداث عطل دائرة مفتوحة لخط التأريض الأرضي باستخدام مصدر طاقة تيار متردد مُصنَّع محليًا. عندما يكون خط التأريض الأرضي مؤرضًا بشكل طبيعي، يكون مفتاح التأريض في وضع التشغيل. عند تطبيق مشبك التيار على خط L (أو N)، كان تيار دخل التيار المتردد المقاس للشاحن المدمج حوالي 16 أمبير. وعند تطبيق مشبك التيار الآخر على طرف خرج طاقة التيار المستمر للشاحن المدمج، كان التيار المقاس حوالي 9 أمبير.

عند فصل سلك التأريض PE وإيقاف تشغيل مفتاح التأريض، كان تيار الإدخال المتردد المقاس للشاحن المدمج صفر أمبير، وكذلك تيار خرج الطاقة المستمر. عند إعادة إجراء اختبار الدائرة المفتوحة، عاد كلا التيارين فورًا إلى صفر أمبير. يُظهر اختبار الدائرة المفتوحة هذا عند طرف PE أنه عند فصل سلك التأريض PE، لا يوجد تيار عند طرفي الإدخال والإخراج للشاحن المدمج، مما يعني أن الشاحن المدمج لا يعمل، وبالتالي لا يُخرج كهرباء عالية الجهد إلى صندوق التحكم عالي الجهد، مما يمنع شحن بطارية الطاقة.

يُعدّ التأريض ضروريًا لمحطات شحن التيار المتردد. فبدونه، قد تُسبب هذه المحطات مخاطر الصعق الكهربائي. وبفضل خاصية إيقاف التشغيل التلقائي لدائرة الشحن، لا يُمكن إنشاء اتصال بين المركبة الكهربائية ومعدات التغذية، وبالتالي لن يعمل الشاحن المُدمج.

-النهاية-