Išsami elektromobilių įkrovimo spintos analizė: tipai, principai ir pagrindinės pramonės žinios

Plačiai išpopuliarėjus-naujoms energiją naudojančioms transporto priemonėms ir stipriai remiant atitinkamą politiką, naujų energetinių transporto priemonių pramonė įžengė į spartaus vystymosi laikotarpį, todėl vartotojų įkrovimo paslaugų poreikis ir toliau atitinkamai didėjo. Kaip nepakeičiama elektra varomų transporto priemonių pagalbinė infrastruktūra, pagrindinė EV įkrovimo spintos funkcija yra teikti stabilias ir saugias elektromobilių įkrovimo paslaugas. Tuo tarpu susijusi įranga, tokia kaip ugniai atsparios baterijų įkrovimo spintos ir ličio baterijų įkrovimo spintos, kurios papildo įkrovimo polius, buvo nuolat tobulinama plėtojant pramonę, kartu kuriant įvairią įkrovimo paslaugų ekosistemą.

EV įkrovimo spintelių klasifikacija yra įvairi, su skirtingais klasifikavimo kriterijais, atitinkančiais skirtingus taikymo scenarijus ir funkcinius reikalavimus. Aiškus įvairių tipų įkrovimo polių charakteristikų išskyrimas yra racionalaus įkrovimo įrenginių išdėstymo pagrindas. Diegimo metodų požiūriu jie daugiausia skirstomi į ant grindų-statomas įkroviklis (ant grindų-statomas įkrovimo krūva) ir sieninis-įkroviklis (sienos{5}}įkrovimo krūva). Grindų-įkrovimo poliai tinka automobilių stovėjimo aikštelėms, kurios nėra arti sienų, o sieniniai-įkrovimo poliai labiau tinka automobilių stovėjimo aikštelėms, kurios yra arti sienų. Šie du tipai gali lanksčiai patenkinti skirtingų vietos sąlygų įkrovimo poreikius.

Atsižvelgiant į įrengimo vietą, įkrovimo polius galima suskirstyti į tris tipus: viešuosius įkrovimo polius, specialius įkrovimo polius ir privačius įkrovimo polius. Viešieji įkrovimo poliai įrengiami automobilių stovėjimo aikštelėse viešose automobilių stovėjimo aikštelėse (garažuose) ir teikia viešąsias transporto priemonių įkrovimo paslaugas bendruomenėje, dažnai įrengiamos kartu su Akumuliatorių įkrovimo stotelėmis. Tam skirtus įkrovimo polius stato statybos įmonės savo automobilių stovėjimo aikštelėse (garažuose) ir yra skirtos tik vidaus personalui. Privatūs įkrovimo poliai įrengiami individualiose automobilių stovėjimo aikštelėse (garažuose) ir specialiai teikia fiziniams asmenims priklausančių elektromobilių įkrovimo paslaugas.

Atsižvelgiant į įkrovimo sąsajų skaičių, įkrovimo poliai gali būti suskirstyti į dvi kategorijas: viena-skirta-vienam įkrovimui ir kita-daugeliui įkrovimų. Vienas-už-įkrovimas reiškia įkrovimo krūvą, galinčią įkrauti tik vieną elektromobilį, o tai tinka scenarijus, kai įkrovimo poreikiai yra išsibarstę. Kita vertus, vienas-daugeliui įkrovimų naudoja kelias sąsajas, kad vienu metu būtų galima įkrauti daugiau nei vieną elektromobilį, todėl jis idealiai tinka vietovėms, kuriose įkrovimo poreikiai yra sutelkti, ir padidina svetainės naudojimą.

Kalbant apie energijos tiekimo metodus, pagrindiniai įkrovimo polių tipai yra kintamosios srovės įkrovimo poliai ir nuolatinės srovės įkrovimo poliai, be integruotų AC/DC įkrovimo polių, kurie derina abi funkcijas. Nuolatinės srovės įkrovimo poliai yra tiesiogiai prijungti prie elektros tinklo ir gali tiesiogiai įkrauti elektromobilių akumuliatorius. Paprastai jie naudoja trijų-fazių keturių- laidų sistemą arba trijų-fazių trijų- laidų sistemą maitinimui su plačiu reguliuojamu išėjimo įtampos ir srovės diapazonu, leidžiančiu greitai įkrauti. Jie dažnai suporuojami su įkrovimo moduliais, siekiant padidinti įkrovimo efektyvumą. Kintamosios srovės įkrovimo poliai patys neturi įkrovimo galimybių ir suteikia tik galią. Norint užbaigti įkrovimo procesą, juos reikia prijungti prie įmontuoto-įkroviklio. Dėl paprastai mažesnės integruotų įkroviklių{11}}galios greitai įkrauti nepavyksta. AC/DC integruoti įkrovimo poliai gali lanksčiai perjungti įkrovimo režimus. Dienos metu, kai yra didelis įkrovimo poreikis, naudojamas nuolatinės srovės greitasis įkrovimas, o naktį, kai vartotojų mažiau, pereinama prie kintamosios srovės lėto įkrovimo, prisitaikant prie skirtingų laikotarpių įkrovimo poreikių. Verta paminėti, kad skirtingų maitinimo tipų įkrovimo krūvos dažnai yra suporuojamos su atitinkama specializuota įranga. Pavyzdžiui, ličio -jonų akumuliatorių įkrovimo spintos tinka įkrovimo scenarijus, susijusius su ličio-jonų transporto priemonių modeliais, o 12 V akumuliatorių įkrovimo spintos tinka konkretiems žemos -įtampos paklausos scenarijus.

Be pirmiau minėtų pagrindinių kategorijų, pramonėje yra įvairių tipų įkrovimo įrangos su specializuotomis funkcijomis, pavyzdžiui, modulinė įkrovimo spinta, pritaikyta įkrovimo spinta, taip pat dulkėms atspari įkrovimo spinta, vandeniui atspari įkrovimo spinta ir sprogimui{0}}atspari įkrovimo spinta, kuri turi skirtingas aplinkos sąlygas ir įkrovimą.

Įkrovimo krūvos veikimo pagrindas yra du pagrindiniai aspektai: elektros energijos konvertavimas ir perdavimas, užtikrinantis efektyvų ir saugų elektros energijos perdavimą iš elektros tinklo į elektromobilių akumuliatorius. Elektros energijos konvertavimo procese pagrindinis įkrovimo krūvos komponentas yra keitiklis, kurio pagrindinė funkcija yra paversti kintamosios srovės (AC) įvestį iš elektros tinklo į nuolatinę srovę (DC), kurios reikia elektromobilių akumuliatoriams. Šis procesas priklauso nuo tikslaus akumuliatoriaus valdymo sistemos (BMS) reguliavimo, siekiant užtikrinti, kad įtampa, srovė ir kiti parametrai atitiktų akumuliatoriaus reikalavimus.

Elektros energijos perdavimo aspektu pirmiausia yra du būdai: laidinis perdavimas ir belaidis perdavimas. Šiuo metu plačiausiai naudojamas laidinis perdavimas, kuris apima konvertuotos elektros energijos perdavimą į elektromobilių akumuliatorius per įkrovimo kabelius. Kita vertus, belaidis perdavimas užtikrina bekontaktį elektros energijos perdavimą per magnetinius laukus. Pagrindinis jo principas apima abipusių induktyvumo ritių įrengimą ant žemės ir transporto priemonės važiuoklės. Įvesties ritė generuoja sužadinimo srovę, o išėjimo ritė induktyviai įgyja elektros energiją, kad užbaigtų įkrovimą. Tačiau belaidžio perdavimo technologija vis dar yra tyrimų ir plėtros stadijoje, dar nepasiekta didelio masto komercinio pritaikymo ir susiduria su apribojimais, pvz., reikia tiksliai suderinti ritę ir įkrauti vienas -prie{7}}. Be to, tokių įrenginių, kaip elektrinių transporto priemonių įkrovimo spintos ir įkrovimo dokai, perdavimo logika atitinka pagrindinį įkrovimo polių perdavimo principą, kurio pagrindinis tikslas yra efektyvus ir saugus elektros energijos perdavimas.

Šiame straipsnyje išsamiai analizuojamaEV įkrovimo spinta, derinant pramonės plėtros pagrindus, kad būtų sistemingai sutvarkyta jų daugiamatė klasifikavimo sistema, apimanti tokius matmenis kaip diegimo metodai, vietos, sąsajų skaičius, maitinimo metodai, taip pat įvairūs apsauginės ir pritaikytos įrangos poskyriai. Jame giliai išskaidomas pagrindinis įkrovimo polių „konversijos + perdavimo“ veikimo principas ir išsamiai paaiškinamos pagrindinės sudedamosios dalys, tokios kaip maitinimo šaltiniai ir valdymo plokštės. Palyginus nuolatinės srovės greitojo įkrovimo, lėtojo kintamosios srovės įkrovimo ir belaidžio įkrovimo charakteristikas ir taikomus scenarijus, paaiškinami nacionaliniai įkrovimo sąsajų standartai ir greitojo bei lėto įkrovimo skirtumai struktūros, kainos ir akumuliatoriaus poveikio požiūriu. Jame pabrėžiama protingo greito ir lėto įkrovimo derinio svarba tinklo stabilumui ir paklausos patenkinimui. Galiausiai jame minima pramonės-specifinės įkrovimo įrangos plėtros tendencija, demonstruojant įvairią įkrovimo paslaugų ekosistemos konstrukciją.