Yeni Nesil Araçlar için DC Şarj İstasyonlarının Çalışma Prensibi

1. Şarj kazıklarının sınıflandırılması

OAC şarj istasyonuŞebekeden gelen alternatif akımı dağıtır.şarj modülüaraçla bilgi etkileşimi yoluyla aracın veşarj modülüAraç üzerindeki kontrol ünitesi, güç bataryasını şarj etmek için gereken gücü alternatif akımdan doğru akıma dönüştürür.

OAC şarj tabancası (Tip 1, Tip 2, GB/T) içinAC şarj istasyonları7 adet terminal deliği vardır, bu 7 delikte üç fazı desteklemek için metal terminaller bulunur.AC elektrikli araç şarj istasyonları(380V), 7 delikten sadece 5'i metal terminalli olup tek fazlıdır.AC elektrikli araç şarj cihazı(220V), AC şarj tabancaları daha küçüktürDC şarj tabancaları (CCS1, CCS2, GB/T, Chademo).

ODC şarj istasyonuAraçla bilgi alışverişi yaparak şebekeden gelen alternatif akımı doğru akıma dönüştürür ve araçtaki batarya yönetim sistemine göre şarj istasyonunun çıkış gücünü kontrol eder.

DC şarj tabancasında 9 adet terminal deliği bulunmaktadır.DC şarj istasyonlarıAyrıca, doğru akım şarj tabancası, alternatif akım şarj tabancasından daha büyüktür.

2. Doğru akım şarj direklerinin temel çalışma prensibi

Ulusal Enerji İdaresi tarafından yayınlanan “NB/T 33001-2010: Elektrikli Araçlar İçin Araç Dışı İletken Şarj Cihazlarına İlişkin Teknik Şartlar” endüstri standardında, temel bileşiminin şu şekilde olduğu belirtilmiştir:DC elektrikli araç şarj cihazıİçerisinde şunlar bulunur: güç ünitesi, kontrol ünitesi, ölçüm ünitesi, şarj arayüzü, güç kaynağı arayüzü ve insan-bilgisayar etkileşim arayüzü. Güç ünitesi, DC şarj modülünü, kontrol ünitesi ise şarj istasyonu kontrol ünitesini ifade eder. Bir sistem entegrasyon ürünü olarak, “DC şarj modülü" Ve "şarj yığını kontrolörüTeknik çekirdeği oluşturan yapısal tasarım, aynı zamanda tüm kazığın güvenilirlik tasarımının kilit noktalarından biridir. "Şarj kazığı kontrolörü" gömülü donanım ve yazılım teknolojisi kategorisine aittir ve "DC şarj modülü" AC/DC alanında güç elektroniği teknolojisinin en yüksek başarısını temsil etmektedir.

Şarj işleminin temel süreci şöyledir: Bataryanın her iki ucuna da DC voltaj uygulanır, batarya sabit yüksek akımla şarj edilir, batarya voltajı kademeli ve yavaşça yükselir, belirli bir seviyeye ulaştığında batarya voltajı nominal değere ulaşır, SoC %95'e ulaşır (farklı bataryalar için farklılık gösterebilir) ve batarya sabit voltaj ve küçük akımla şarj edilmeye devam edilir. “Voltaj yükselir, ancak batarya tam dolu değildir, yani tam dolu değildir, zaman varsa, küçük bir akımla zenginleştirme yapılabilir.” Bu şarj işlemini gerçekleştirmek için, şarj istasyonunun işlevsel olarak DC güç sağlayan bir “DC şarj modülü”ne sahip olması gerekir; şarj modülünün “açma, kapatma, çıkış voltajı ve çıkış akımı”nı kontrol eden bir “şarj istasyonu kontrol ünitesi”ne sahip olması gerekir; talimatları vermek için insan-makine arayüzü olarak bir “dokunmatik ekran”a sahip olması gerekir ve kontrol ünitesi, şarj modülüne “açma, kapatma, çıkış voltajı, çıkış akımı” gibi talimatlar verecektir. En basit haliyle elektrikli araç şarj istasyonuElektriksel düzeyden bakıldığında, yalnızca bir şarj modülü, kontrol panosu ve dokunmatik ekrana ihtiyaç duyulur; eğer açma, kapatma ve çıkış voltajı/çıkış akımı gibi komutlar şarj modülü üzerindeki birkaç tuşa atanırsa, bir şarj modülü pili şarj edebilir.

ODC şarj cihazının elektrikli parçasıBirincil devre ve ikincil devreden oluşur. Ana devrenin girişi üç fazlı alternatif akımdır ve giriş devre kesicisinden ve AC akıllı enerji sayacından sonra şarj modülü (doğrultucu modül) tarafından kabul edilebilir doğru akıma dönüştürülür ve daha sonra sigortaya bağlanır.elektrikli araç şarj tabancasıElektrikli aracı şarj etmek için. İkincil devre şunlardan oluşur:elektrikli araç şarj istasyonuKontrol ünitesi, kart okuyucu, ekran, DC metre vb. içerir. İkincil devre ayrıca “başlat-durdur” kontrolü ve “acil durdurma” işlemi sağlar; sinyal lambası “bekleme”, “şarj” ve “tam dolu” durum göstergeleri sağlar; insan-bilgisayar etkileşim cihazı olarak ekran, kart okutma, şarj modu ayarı ve başlat-durdur kontrol işlemlerini sağlar.

Doğru akım şarj pillerinin elektriksel prensibi aşağıdaki gibi özetlenebilir:

• Şu anda tek bir şarj modülü yalnızca 15 kW güç üretiyor, bu da güç gereksinimlerini karşılayamıyor ve birden fazla şarj modülünün paralel olarak birlikte çalışmasını gerektiriyor; ayrıca birden fazla modülün akım paylaşımını sağlamak için bir CAN veri yoluna ihtiyaç duyuluyor.
• Şarj modülünün girişi, yüksek güçlü bir güç kaynağı olan elektrik şebekesinden gelir; bu durum elektrik şebekesi ve kişisel güvenlik, özellikle de kişisel güvenlik açısından önem taşıdığından, giriş ucuna bir hava şalteri (bilimsel adı "plastik gövdeli devre kesici"), yıldırım koruma şalteri veya hatta kaçak şalteri takılması gereklidir;
• Şarj ünitesinin çıkışı yüksek voltaj ve yüksek akımdır, pil elektrokimyasaldır ve kolayca patlayabilir; yanlış kullanımın güvenliğini önlemek için çıkışta mutlaka bir sigorta bulunmalıdır;
• Giriş noktasındaki önlemlere ek olarak, güvenlik konuları en yüksek önceliğe sahiptir; mekanik kilitler ve elektronik kilitler bulunmalı, izolasyon testi yapılmalı ve deşarj direnci sağlanmalıdır;
• Bataryanın şarjı kabul edip etmeyeceği, şarj ünitesi tarafından değil, bataryanın beyni olan BMS tarafından belirlenir. BMS, kontrol ünitesine "şarjın izin verilip verilmeyeceği, şarjın sonlandırılıp sonlandırılmayacağı, ne kadar voltaj ve akımın kabul edilebileceği" konusunda talimatlar gönderir ve kontrol ünitesi de bu talimatları şarj modülüne iletir. Bu nedenle, kontrol ünitesi ile BMS arasında ve kontrol ünitesi ile şarj modülü arasında CAN iletişimi uygulanması gereklidir;
• Şarj istasyonunun da izlenmesi ve yönetilmesi gerekiyor ve kontrol ünitesinin WiFi veya 3G/4G ve diğer ağ iletişim modülleri aracılığıyla arka plana bağlanması gerekiyor;
• Şarj işlemi için elektrik faturası ücretsiz değildir, sayaç takılması ve faturalama işleminin gerçekleştirilmesi için kart okuyucuya ihtiyaç duyulmaktadır;
• Şarj istasyonunun gövdesinde, genellikle üç adet olmak üzere, şarjı, arızayı ve güç kaynağını gösteren net bir gösterge ışığı bulunmalıdır;
• DC şarj istasyonlarının hava kanalı tasarımı çok önemlidir. Yapısal bilgiye ek olarak, hava kanalı tasarımı, her şarj modülünün içinde bir fan bulunmasına rağmen, şarj istasyonuna bir fanın takılmasını gerektirir.