หลักการทำงานของเสาชาร์จ DC สำหรับยานยนต์พลังงานใหม่

1. การจำแนกประเภทของเสาชาร์จ

การกองชาร์จ ACจ่ายกระแสไฟฟ้าสลับจากโครงข่ายไฟฟ้าไปยังโมดูลการชาร์จของยานพาหนะผ่านการโต้ตอบข้อมูลกับยานพาหนะและโมดูลการชาร์จบนยานพาหนะควบคุมพลังงานในการชาร์จแบตเตอรี่จากไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรง

การปืนชาร์จ AC (Type1, Type2, GB/T) สำหรับสถานีชาร์จไฟฟ้ากระแสสลับมีรูขั้วต่อ 7 รู มีขั้วต่อโลหะ 7 รูเพื่อรองรับสามเฟสสถานีชาร์จรถยนต์ไฟฟ้ากระแสสลับ(380V) 7 รู มีเพียง 5 รู โดยขั้วโลหะเป็นแบบเฟสเดียวเครื่องชาร์จรถยนต์ไฟฟ้ากระแสสลับ(220V) ปืนชาร์จไฟ AC มีขนาดเล็กกว่าปืนชาร์จ DC (CCS1, CCS2, GB/T, Chademo).

การกองชาร์จ DCแปลงไฟฟ้ากระแสสลับจากระบบไฟฟ้าเป็นไฟฟ้ากระแสตรงเพื่อชาร์จแบตเตอรี่ของยานพาหนะโดยโต้ตอบกับยานพาหนะด้วยข้อมูล และควบคุมพลังงานขาออกของกองชาร์จตามตัวจัดการแบตเตอรี่บนยานพาหนะ

ปืนชาร์จ DC มีรูขั้วต่อ 9 รูสำหรับสถานีชาร์จ DCและปืนชาร์จ DC มีขนาดใหญ่กว่าปืนชาร์จ AC

2. หลักการทำงานพื้นฐานของเสาชาร์จ DC

ในมาตรฐานอุตสาหกรรม “NB/T 33001-2010: เงื่อนไขทางเทคนิคสำหรับเครื่องชาร์จแบบนำไฟฟ้าที่ไม่ได้ติดตั้งบนรถสำหรับยานยนต์ไฟฟ้า” ที่ออกโดยสำนักงานบริหารพลังงานแห่งชาติ ระบุว่าองค์ประกอบพื้นฐานของเครื่องชาร์จรถยนต์ไฟฟ้ากระแสตรงประกอบด้วย: ชุดจ่ายไฟ, ชุดควบคุม, ชุดวัด, อินเทอร์เฟซการชาร์จ, อินเทอร์เฟซแหล่งจ่ายไฟ และอินเทอร์เฟซการโต้ตอบระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ ชุดจ่ายไฟหมายถึงโมดูลชาร์จ DC และชุดควบคุมหมายถึงตัวควบคุมเสาชาร์จ ในฐานะผลิตภัณฑ์บูรณาการระบบ นอกเหนือจากส่วนประกอบสองส่วนของ “โมดูลชาร์จ DC" และ "ตัวควบคุมเสาชาร์จ“ การออกแบบโครงสร้างถือเป็นหัวใจสำคัญทางเทคนิค และเป็นหนึ่งในจุดสำคัญของการออกแบบเสาเข็มทั้งหมดเพื่อความน่าเชื่อถือ “ตัวควบคุมเสาเข็มชาร์จ” จัดอยู่ในหมวดหมู่ของเทคโนโลยีฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์แบบฝังตัว และ “โมดูลชาร์จ DC” ถือเป็นความสำเร็จสูงสุดของเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์กำลังในสาขา AC/DC

กระบวนการชาร์จพื้นฐานคือ: โหลดแรงดันไฟ DC ที่ปลายทั้งสองด้านของแบตเตอรี่ ชาร์จแบตเตอรี่ด้วยกระแสไฟฟ้าสูงอย่างต่อเนื่อง แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะค่อยๆ เพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ จนถึงระดับหนึ่ง แรงดันแบตเตอรี่จะถึงค่าที่กำหนด ค่า SoC จะสูงถึง 95% (สำหรับแบตเตอรี่แต่ละชนิดจะแตกต่างกัน) และชาร์จแบตเตอรี่ต่อไปด้วยแรงดันคงที่และกระแสไฟฟ้าต่ำ “แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น แต่แบตเตอรี่ยังไม่เต็ม กล่าวคือยังไม่เต็ม หากมีเวลา คุณสามารถเปลี่ยนไปใช้กระแสไฟฟ้าต่ำเพื่อเพิ่มปริมาณได้” เพื่อให้กระบวนการชาร์จนี้เกิดขึ้นจริง แท่นชาร์จจำเป็นต้องมี “โมดูลชาร์จ DC” เพื่อจ่ายไฟ DC ในแง่ของการทำงาน จำเป็นต้องมี “ตัวควบคุมแท่นชาร์จ” เพื่อควบคุม “การเปิด ปิดเครื่อง แรงดันขาออก และกระแสขาออก” ของโมดูลชาร์จ จำเป็นต้องมี “หน้าจอสัมผัส” เพื่อเชื่อมต่อระหว่างมนุษย์และเครื่องจักรเพื่อออกคำสั่ง และตัวควบคุมจะออกคำสั่งต่างๆ เช่น “การเปิด ปิดเครื่อง แรงดันขาออก กระแสขาออก” ไปยังโมดูลชาร์จ วิธีที่ง่ายที่สุดคือ กองชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าเมื่อเข้าใจจากระดับไฟฟ้าแล้ว จำเป็นต้องมีโมดูลการชาร์จ แผงควบคุม และหน้าจอสัมผัสเท่านั้น หากคำสั่งต่างๆ เช่น เปิดเครื่อง ปิดเครื่อง และกระแสเอาต์พุตแรงดันไฟฟ้า] ถูกสร้างขึ้นในแป้นพิมพ์หลายตัวบนโมดูลการชาร์จ โมดูลการชาร์จก็สามารถชาร์จแบตเตอรี่ได้

การชิ้นส่วนไฟฟ้าของเครื่องชาร์จ DCประกอบด้วยวงจรหลักและวงจรรอง อินพุตของวงจรหลักคือกระแสสลับสามเฟส ซึ่งจะถูกแปลงเป็นกระแสตรงที่โมดูลชาร์จ (โมดูลเรียงกระแส) ยอมรับได้หลังจากเบรกเกอร์วงจรอินพุตและมิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับอัจฉริยะ จากนั้นจึงเชื่อมต่อฟิวส์และปืนชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าเพื่อชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า วงจรรองประกอบด้วยแท่นชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าตัวควบคุม เครื่องอ่านการ์ด หน้าจอแสดงผล มิเตอร์ DC ฯลฯ วงจรรองยังทำหน้าที่ควบคุม "เริ่ม-หยุด" และการทำงาน "หยุดฉุกเฉิน" อีกด้วย ไฟสัญญาณจะแสดงสถานะ "สแตนด์บาย" "กำลังชาร์จ" และ "เต็ม" ในฐานะอุปกรณ์โต้ตอบระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ จอแสดงผลจะแสดงการรูดบัตร การตั้งค่าโหมดการชาร์จ และการควบคุมการทำงานแบบเริ่ม-หยุด

หลักการไฟฟ้าของเสาชาร์จ DC สรุปได้ดังนี้:

• ในปัจจุบันโมดูลการชาร์จแบบเดี่ยวมีกำลังไฟเพียง 15 กิโลวัตต์ ซึ่งไม่สามารถตอบสนองความต้องการด้านพลังงานได้ และต้องใช้โมดูลการชาร์จหลายตัวทำงานร่วมกันแบบขนาน และต้องมีบัส CAN เพื่อให้สามารถแบ่งปันกระแสไฟระหว่างโมดูลหลายตัวได้
• อินพุตของโมดูลการชาร์จมาจากกริดไฟฟ้า ซึ่งเป็นแหล่งจ่ายไฟฟ้ากำลังสูงที่เกี่ยวข้องกับกริดไฟฟ้าและความปลอดภัยส่วนบุคคล โดยเฉพาะความปลอดภัยส่วนบุคคล จำเป็นต้องติดตั้งสวิตช์ลม (ชื่อทางวิทยาศาสตร์คือ “เบรกเกอร์เปลือกพลาสติก”) สวิตช์ป้องกันฟ้าผ่า หรือแม้แต่สวิตช์ป้องกันไฟรั่วที่ปลายอินพุต
• เอาต์พุตของแท่นชาร์จมีแรงดันไฟฟ้าสูงและกระแสไฟฟ้าสูง แบตเตอรี่เป็นแบบเคมีไฟฟ้า อาจระเบิดได้ง่าย เพื่อป้องกันความปลอดภัยจากการทำงานผิดพลาด เอาต์พุตจะต้องมีฟิวส์
• ประเด็นด้านความปลอดภัยถือเป็นเรื่องสำคัญสูงสุด นอกเหนือจากมาตรการที่ปลายทางอินพุตแล้ว ต้องมีล็อคแบบกลไกและล็อคแบบอิเล็กทรอนิกส์ ต้องมีการทดสอบฉนวน และต้องมีความต้านทานการคายประจุด้วย
• การที่แบตเตอรี่จะรับการชาร์จหรือไม่นั้นไม่ได้ขึ้นอยู่กับกองชาร์จ แต่ขึ้นอยู่กับสมองของแบตเตอรี่ หรือที่เรียกว่า BMS BMS จะออกคำสั่งไปยังตัวควบคุมว่า “จะอนุญาตให้ชาร์จหรือไม่ จะยุติการชาร์จหรือไม่ และสามารถรับแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าได้เท่าใด” จากนั้นตัวควบคุมจะส่งข้อมูลไปยังโมดูลชาร์จ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องติดตั้งการสื่อสาร CAN ระหว่างตัวควบคุมและ BMS และการสื่อสาร CAN ระหว่างตัวควบคุมและโมดูลชาร์จ
• นอกจากนี้ ยังต้องตรวจสอบและจัดการกองชาร์จ และต้องเชื่อมต่อตัวควบคุมกับพื้นหลังผ่าน WiFi หรือ 3G/4G และโมดูลการสื่อสารเครือข่ายอื่น ๆ
• ค่าไฟในการชาร์จไฟไม่ฟรี ต้องติดตั้งมิเตอร์ และต้องมีเครื่องอ่านบัตรจึงจะเรียกเก็บเงินได้
• จำเป็นต้องมีไฟแสดงสถานะที่ชัดเจนบนเปลือกแท่นชาร์จ โดยปกติแล้วจะมีไฟแสดงสถานะ 3 ดวง ที่ระบุการชาร์จ ความผิดพลาด และแหล่งจ่ายไฟ ตามลำดับ
• การออกแบบท่อลมของเสาชาร์จไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ถือเป็นหัวใจสำคัญ นอกจากความรู้ด้านโครงสร้างแล้ว การออกแบบท่อลมยังต้องติดตั้งพัดลมในเสาชาร์จ แม้ว่าจะมีพัดลมอยู่ภายในโมดูลชาร์จแต่ละโมดูลก็ตาม