مبدأ عمل أعمدة الشحن بالتيار المستمر لمركبات الطاقة الجديدة

1. تصنيف أكوام الشحن

المنصة شحن التيار المتردديوزع الطاقة الكهربائية المترددة من شبكة الكهرباء إلىوحدة الشحنالتحكم بالمركبة من خلال التفاعل المعلوماتي معها، ووحدة الشحنيتحكم الجهاز الموجود في المركبة في الطاقة اللازمة لشحن بطارية الطاقة من التيار المتردد إلى التيار المستمر.

المسدس شحن التيار المتردد (النوع 1، النوع 2، GB/T) لمحطات شحن التيار المتردديحتوي على 7 فتحات طرفية، جميعها مزودة بأطراف معدنية لدعم التيار ثلاثي الأطوار.محطات شحن السيارات الكهربائية بالتيار المتردد(380 فولت)، 7 فتحات، 5 منها فقط مزودة بأطراف معدنية، أحادية الطورشاحن سيارات كهربائية يعمل بالتيار المترددمسدسات الشحن (220 فولت)، التي تعمل بالتيار المتردد، أصغر حجماً منمسدسات الشحن بالتيار المستمر (CCS1، CCS2، GB/T، Chademo).

الكومة شحن التيار المستمريقوم بتحويل طاقة التيار المتردد من شبكة الطاقة إلى طاقة تيار مستمر لشحن بطارية السيارة من خلال التفاعل مع السيارة بالمعلومات، ويتحكم في طاقة خرج منصة الشحن وفقًا لمدير البطارية الموجود في السيارة.

يحتوي مسدس الشحن بالتيار المستمر على 9 فتحات طرفية لـمحطات شحن التيار المستمرومسدس الشحن بالتيار المستمر أكبر من مسدس الشحن بالتيار المتردد.

2. مبدأ العمل الأساسي لمحطات شحن التيار المستمر

في المعيار الصناعي "NB/T 33001-2010: الشروط الفنية لشواحن التوصيل غير المدمجة للمركبات الكهربائية" الصادر عن إدارة الطاقة الوطنية، تم توضيح أن التركيب الأساسي لـشاحن سيارات كهربائية يعمل بالتيار المستمريشمل: وحدة الطاقة، ووحدة التحكم، ووحدة القياس، وواجهة الشحن، وواجهة إمداد الطاقة، وواجهة التفاعل بين الإنسان والحاسوب. تشير وحدة الطاقة إلى وحدة الشحن بالتيار المستمر، وتشير وحدة التحكم إلى وحدة التحكم في منصة الشحن. وباعتباره منتجًا متكاملًا للنظام، فإنه بالإضافة إلى المكونين المذكورين في "وحدة شحن التيار المستمر" و "وحدة تحكم كومة الشحنيشكل التصميم الهيكلي، الذي يمثل جوهر التقنية، أحد أهم عناصر تصميم موثوقية الركيزة بأكملها. وينتمي "جهاز التحكم في شحن الركيزة" إلى فئة تقنيات الأجهزة والبرامج المدمجة، بينما تمثل "وحدة الشحن بالتيار المستمر" أعلى إنجازات تكنولوجيا إلكترونيات الطاقة في مجال تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر.

تتلخص عملية الشحن الأساسية في: تحميل جهد تيار مستمر على طرفي البطارية، وشحنها بتيار عالٍ ثابت، مما يؤدي إلى ارتفاع جهد البطارية تدريجيًا وببطء حتى يصل إلى القيمة الاسمية، وتصل حالة الشحن (SoC) إلى 95% (تختلف هذه النسبة باختلاف البطاريات)، ثم يُستمر في شحنها بجهد ثابت وتيار منخفض. "يرتفع الجهد، لكن البطارية لم تُشحن بالكامل، أي أنها ليست ممتلئة، وإذا توفر الوقت، يمكن التحويل إلى تيار منخفض لزيادة شحنها." لتحقيق عملية الشحن هذه، يحتاج جهاز الشحن إلى "وحدة شحن تيار مستمر" لتوفير الطاقة اللازمة؛ و"وحدة تحكم" للتحكم في "تشغيل وإيقاف التشغيل، وجهد وتيار الخرج" لوحدة الشحن؛ و"شاشة لمس" كواجهة بين المستخدم والجهاز لإصدار التعليمات، حيث تُصدر وحدة التحكم تعليمات مثل "تشغيل، إيقاف التشغيل، جهد وتيار الخرج" وغيرها إلى وحدة الشحن. أبسط طريقة هي محطة شحن المركبات الكهربائيةمن الناحية الكهربائية، لا يحتاج الأمر إلا إلى وحدة شحن ولوحة تحكم وشاشة لمس؛ إذا تم إدخال أوامر مثل التشغيل والإيقاف وجهد الخرج وتيار الخرج في عدة لوحات مفاتيح على وحدة الشحن، فإن وحدة الشحن يمكنها شحن البطارية.

الالجزء الكهربائي من شاحن التيار المستمريتكون من دائرة ابتدائية ودائرة ثانوية. مدخل الدائرة الرئيسية هو تيار متردد ثلاثي الأطوار، والذي يتم تحويله إلى تيار مستمر مقبول بواسطة وحدة الشحن (وحدة التقويم) بعد قاطع دائرة الإدخال وعداد الطاقة الذكي للتيار المتردد، ثم يتم توصيل المصهر ومسدس شاحن السيارات الكهربائيةلشحن السيارة الكهربائية. تتكون الدائرة الثانوية منمحطة شحن السيارات الكهربائيةوحدة تحكم، قارئ بطاقات، شاشة عرض، مقياس تيار مستمر، إلخ. كما توفر الدائرة الثانوية التحكم في "التشغيل والإيقاف" وعملية "الإيقاف الطارئ"؛ يوفر ضوء الإشارة مؤشرات حالة "الاستعداد" و"الشحن" و"الامتلاء"؛ كجهاز تفاعل بين الإنسان والحاسوب، توفر الشاشة تمرير البطاقة، وضبط وضع الشحن، وعمليات التحكم في التشغيل والإيقاف.

يمكن تلخيص المبدأ الكهربائي لمحطات الشحن بالتيار المستمر على النحو التالي:

• تبلغ قدرة وحدة الشحن الواحدة حاليًا 15 كيلوواط فقط، وهو ما لا يفي بمتطلبات الطاقة، ويتطلب الأمر وحدات شحن متعددة للعمل معًا بالتوازي، ويحتاج إلى ناقل CAN لتحقيق مشاركة التيار بين الوحدات المتعددة؛
• يأتي مدخل وحدة الشحن من شبكة الطاقة، وهي مصدر طاقة عالي القدرة، مما يستلزم شبكة الطاقة والسلامة الشخصية، وخاصة السلامة الشخصية، ومن الضروري تركيب مفتاح هوائي (الاسم العلمي هو "قاطع الدائرة ذو الغلاف البلاستيكي")، أو مفتاح حماية من الصواعق، أو حتى مفتاح تسرب عند طرف الإدخال؛
• يتميز خرج جهاز الشحن بجهد وتيار عاليين، والبطارية كهروكيميائية، سهلة الانفجار، ولتجنب سوء التشغيل، يجب أن يحتوي الخرج على صمام أمان؛
• تُعتبر مسائل السلامة ذات أولوية قصوى، بالإضافة إلى التدابير المتخذة عند طرف الإدخال، يجب أن تكون الأقفال الميكانيكية والأقفال الإلكترونية موجودة، ويجب إجراء اختبارات العزل، ويجب أن تكون مقاومة التفريغ موجودة؛
• لا يتحدد قبول البطارية للشحن من قِبل وحدة الشحن، بل من قِبل نظام إدارة البطارية (BMS). يُصدر نظام إدارة البطارية تعليمات إلى وحدة التحكم بشأن السماح بالشحن أو إيقافه، ومقدار الجهد والتيار المسموح بهما، ثم تُصدر وحدة التحكم هذه التعليمات إلى وحدة الشحن. لذلك، من الضروري تطبيق بروتوكول اتصال CAN بين وحدة التحكم ونظام إدارة البطارية، وكذلك بين وحدة التحكم ووحدة الشحن.
• كما يجب مراقبة وإدارة منصة الشحن، ويجب توصيل وحدة التحكم بالشبكة الخلفية من خلال شبكة الواي فاي أو 3G/4G ووحدات الاتصال الشبكي الأخرى؛
• فاتورة الكهرباء للشحن ليست مجانية، ويلزم تركيب عداد، كما يلزم وجود قارئ بطاقات لتفعيل وظيفة الفوترة؛
• يجب أن يكون هناك ضوء مؤشر واضح على غلاف منصة الشحن، وعادة ما يكون هناك ثلاثة أضواء مؤشر، تشير إلى الشحن والعطل وإمداد الطاقة على التوالي؛
• يُعد تصميم قنوات التهوية لمحطات شحن التيار المستمر أمرًا بالغ الأهمية. فبالإضافة إلى المعرفة الإنشائية، يتطلب تصميم قنوات التهوية تركيب مروحة داخل محطة الشحن، على الرغم من وجود مروحة داخل كل وحدة شحن.