หลักการทำงานของแท่นชาร์จกระแสตรงสำหรับยานยนต์พลังงานใหม่

1. การจำแนกประเภทของเสาเข็มประจุไฟฟ้า

เดอะแท่นชาร์จ ACทำหน้าที่กระจายพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับจากโครงข่ายไฟฟ้าไปยัง...โมดูลการชาร์จของยานพาหนะผ่านการโต้ตอบข้อมูลกับยานพาหนะ และโมดูลการชาร์จอุปกรณ์ในรถยนต์นี้ควบคุมการจ่ายไฟเพื่อชาร์จแบตเตอรี่จากกระแสสลับ (AC) เป็นกระแสตรง (DC)

เดอะปืนชาร์จไฟ AC (Type1, Type2, GB/T) สำหรับสถานีชาร์จ ACมีรูสำหรับขั้วต่อ 7 รู โดยทั้ง 7 รูมีขั้วต่อโลหะเพื่อรองรับระบบไฟฟ้าสามเฟสสถานีชาร์จรถยนต์ไฟฟ้ากระแสสลับ(380V) 7 รู มีเพียง 5 รูที่มีขั้วต่อโลหะ เป็นแบบเฟสเดียวเครื่องชาร์จรถยนต์ไฟฟ้ากระแสสลับปืนชาร์จไฟ (220V) มีขนาดเล็กกว่าปืนชาร์จไฟ DC (CCS1, CCS2, GB/T, Chademo).

เดอะแท่นชาร์จ DCอุปกรณ์นี้แปลงไฟกระแสสลับ (AC) จากโครงข่ายไฟฟ้าให้เป็นไฟกระแสตรง (DC) เพื่อชาร์จแบตเตอรี่ของรถยนต์ โดยการสื่อสารข้อมูลกับรถยนต์ และควบคุมกำลังไฟขาออกของแท่นชาร์จตามที่ตัวจัดการแบตเตอรี่ในรถยนต์กำหนด

ปืนชาร์จไฟ DC มีรูขั้วต่อ 9 รู สำหรับสถานีชาร์จ DCและปืนชาร์จไฟแบบ DC มีขนาดใหญ่กว่าปืนชาร์จไฟแบบ AC

2. หลักการทำงานพื้นฐานของแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟกระแสตรง (DC)

ในมาตรฐานอุตสาหกรรม “NB/T 33001-2010: เงื่อนไขทางเทคนิคสำหรับเครื่องชาร์จแบบไม่ติดตั้งบนตัวรถสำหรับยานยนต์ไฟฟ้า” ที่ออกโดยสำนักงานพลังงานแห่งชาติ ได้ระบุไว้ว่า องค์ประกอบพื้นฐานของเครื่องชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า DCประกอบด้วย: หน่วยจ่ายไฟ, หน่วยควบคุม, หน่วยวัด, อินเทอร์เฟซการชาร์จ, อินเทอร์เฟซแหล่งจ่ายไฟ และอินเทอร์เฟซการโต้ตอบระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ หน่วยจ่ายไฟหมายถึงโมดูลการชาร์จ DC และหน่วยควบคุมหมายถึงตัวควบคุมชุดชาร์จ ในฐานะผลิตภัณฑ์บูรณาการระบบ นอกเหนือจากสองส่วนประกอบของ “โมดูลชาร์จ DC" และ "ตัวควบคุมกองประจุ“การออกแบบโครงสร้างถือเป็นแกนหลักทางเทคนิค และเป็นจุดสำคัญประการหนึ่งของการออกแบบความน่าเชื่อถือของระบบทั้งหมด ตัวควบคุมการชาร์จจัดอยู่ในประเภทเทคโนโลยีฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์แบบฝังตัว และโมดูลการชาร์จ DC แสดงถึงความสำเร็จสูงสุดของเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์กำลังในด้าน AC/DC”

กระบวนการชาร์จพื้นฐานคือ: จ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ที่ปลายทั้งสองข้างของแบตเตอรี่ ชาร์จแบตเตอรี่ด้วยกระแสสูงคงที่ แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะค่อยๆ เพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ จนถึงระดับหนึ่ง แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะถึงค่าปกติ หรือระดับการชาร์จ (SoC) จะถึง 95% (แตกต่างกันไปตามแบตเตอรี่แต่ละชนิด) จากนั้นจึงชาร์จแบตเตอรี่ต่อไปด้วยแรงดันไฟฟ้าคงที่และกระแสต่ำ “แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น แต่แบตเตอรี่ยังไม่เต็ม นั่นคือ ยังไม่เต็ม หากมีเวลา คุณสามารถเปลี่ยนไปใช้กระแสต่ำเพื่อชาร์จให้เต็มได้” เพื่อให้กระบวนการชาร์จนี้เกิดขึ้นได้จริง แท่นชาร์จจำเป็นต้องมี “โมดูลชาร์จ DC” เพื่อจ่ายไฟ DC ในแง่ของฟังก์ชันการทำงาน จำเป็นต้องมี “ตัวควบคุมแท่นชาร์จ” เพื่อควบคุม “การเปิด ปิด แรงดันไฟฟ้าขาออก และกระแสไฟฟ้าขาออก” ของโมดูลชาร์จ และจำเป็นต้องมี “หน้าจอสัมผัส” เป็นส่วนติดต่อผู้ใช้เพื่อออกคำสั่ง โดยตัวควบคุมจะออกคำสั่งต่างๆ เช่น “เปิด ปิด แรงดันไฟฟ้าขาออก กระแสไฟฟ้าขาออก” และคำสั่งอื่นๆ ไปยังโมดูลชาร์จ โดยสรุปแล้ว แท่นชาร์จนั้นง่ายที่สุด แท่นชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าหากเข้าใจจากระดับไฟฟ้าแล้ว สิ่งที่จำเป็นก็คือโมดูลชาร์จ แผงควบคุม และหน้าจอสัมผัส หากมีการสร้างคำสั่งต่างๆ เช่น เปิดเครื่อง ปิดเครื่อง และควบคุมแรงดันไฟฟ้า/กระแสไฟฟ้า ไว้ในแป้นพิมพ์หลายๆ ปุ่มบนโมดูลชาร์จ โมดูลชาร์จนั้นก็สามารถชาร์จแบตเตอรี่ได้

เดอะส่วนประกอบทางไฟฟ้าของเครื่องชาร์จ DCประกอบด้วยวงจรหลักและวงจรรอง กระแสไฟฟ้าขาเข้าของวงจรหลักเป็นกระแสสลับสามเฟส ซึ่งจะถูกแปลงเป็นกระแสตรงที่ยอมรับได้โดยโมดูลชาร์จ (โมดูลแปลงกระแสไฟฟ้า) หลังจากผ่านเบรกเกอร์วงจรขาเข้าและมิเตอร์วัดพลังงานอัจฉริยะกระแสสลับ จากนั้นจึงเชื่อมต่อกับฟิวส์และปืนชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าเพื่อชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า วงจรทุติยภูมิประกอบด้วยแท่นชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าประกอบด้วยตัวควบคุม เครื่องอ่านการ์ด หน้าจอแสดงผล มิเตอร์วัดกระแสตรง ฯลฯ วงจรทุติยภูมิยังให้การควบคุม "เริ่ม-หยุด" และการ "หยุดฉุกเฉิน" ไฟแสดงสถานะจะแสดงสถานะ "สแตนด์บาย" "กำลังชาร์จ" และ "เต็ม" ในฐานะอุปกรณ์โต้ตอบระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ หน้าจอแสดงผลจะแสดงการรูดบัตร การตั้งค่าโหมดการชาร์จ และการควบคุมการเริ่ม-หยุด

หลักการทางไฟฟ้าของแบตเตอรี่แบบกระแสตรงสามารถสรุปได้ดังนี้:

• ปัจจุบันโมดูลชาร์จเดี่ยวมีกำลังไฟเพียง 15 กิโลวัตต์ ซึ่งไม่เพียงพอต่อความต้องการพลังงาน และต้องใช้โมดูลชาร์จหลายตัวทำงานร่วมกันแบบขนาน และต้องมีบัส CAN เพื่อให้สามารถแบ่งกระแสไฟระหว่างโมดูลหลายตัวได้
• อินพุตของโมดูลชาร์จมาจากโครงข่ายไฟฟ้า ซึ่งเป็นแหล่งจ่ายไฟกำลังสูง เกี่ยวข้องกับโครงข่ายไฟฟ้าและความปลอดภัยส่วนบุคคล โดยเฉพาะอย่างยิ่งความปลอดภัยส่วนบุคคล จำเป็นต้องติดตั้งสวิตช์ตัดไฟ (ชื่อทางวิทยาศาสตร์คือ "เบรกเกอร์วงจรเปลือกพลาสติก") สวิตช์ป้องกันฟ้าผ่า หรือแม้แต่สวิตช์ตัดไฟรั่วที่ปลายด้านอินพุต
• เอาต์พุตของชุดชาร์จมีแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าสูง แบตเตอรี่เป็นแบบเคมีไฟฟ้า จึงระเบิดได้ง่าย เพื่อป้องกันความปลอดภัยจากการใช้งานผิดวิธี เอาต์พุตจึงต้องมีฟิวส์
• ประเด็นด้านความปลอดภัยเป็นสิ่งสำคัญสูงสุด นอกเหนือจากมาตรการที่ปลายทางเข้าแล้ว ต้องมีระบบล็อคเชิงกลและระบบล็อคอิเล็กทรอนิกส์ ต้องมีการทดสอบฉนวน และต้องมีความต้านทานการคายประจุด้วย
• การที่แบตเตอรี่จะรับการชาร์จหรือไม่นั้น ไม่ได้ขึ้นอยู่กับชุดชาร์จ แต่ขึ้นอยู่กับระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ซึ่งเป็นส่วนควบคุมหลักของแบตเตอรี่ BMS จะออกคำสั่งไปยังตัวควบคุมว่า "จะอนุญาตให้ชาร์จหรือไม่ จะหยุดการชาร์จหรือไม่ และจะรับแรงดันและกระแสไฟได้เท่าใด" จากนั้นตัวควบคุมก็จะส่งคำสั่งนั้นไปยังโมดูลชาร์จ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้การสื่อสารแบบ CAN ระหว่างตัวควบคุมและ BMS และการสื่อสารแบบ CAN ระหว่างตัวควบคุมและโมดูลชาร์จ
• จำเป็นต้องมีการตรวจสอบและจัดการแท่นชาร์จ และตัวควบคุมจะต้องเชื่อมต่อกับระบบเบื้องหลังผ่านทาง WiFi หรือ 3G/4G และโมดูลการสื่อสารเครือข่ายอื่นๆ
• ค่าไฟฟ้าสำหรับการชาร์จไฟไม่ได้ฟรี และจำเป็นต้องติดตั้งมิเตอร์ รวมถึงต้องมีเครื่องอ่านบัตรเพื่อใช้งานฟังก์ชันการคิดค่าบริการ
• ควรมีไฟแสดงสถานะที่ชัดเจนบนตัวเครื่องชาร์จ โดยปกติจะมีไฟแสดงสถานะสามดวง ซึ่งแสดงสถานะการชาร์จ ข้อผิดพลาด และการจ่ายไฟ ตามลำดับ
• การออกแบบท่ออากาศของชุดชาร์จ DC เป็นสิ่งสำคัญ นอกเหนือจากความรู้ด้านโครงสร้างแล้ว การออกแบบท่ออากาศยังต้องติดตั้งพัดลมในชุดชาร์จด้วย แม้ว่าจะมีพัดลมอยู่ภายในแต่ละโมดูลชาร์จอยู่แล้วก็ตาม