Funktionsprinzip von Gleichstrom-Ladesäulen für Fahrzeuge mit alternativen Antrieben

1. Klassifizierung von Ladesäulen

DerAC-Ladesäuleverteilt den Wechselstrom aus dem Stromnetz an dasLademoduldes Fahrzeugs durch Informationsinteraktion mit dem Fahrzeug und demLademodulDas Fahrzeug steuert die Stromversorgung zum Laden der Antriebsbatterie von Wechselstrom auf Gleichstrom.

DerAC-Ladegerät (Typ 1, Typ 2, GB/T) fürAC-Ladestationenverfügt über 7 Anschlusslöcher, die alle mit Metallklemmen zur Unterstützung von Drehstrom ausgestattet sind.AC-Ladestationen für Elektroautos(380 V), 7 Löcher, davon nur 5 mit Metallklemmen, einphasigAC-Ladegerät für Elektrofahrzeuge(220V), Wechselstrom-Ladegeräte sind kleiner alsGleichstrom-Ladegeräte (CCS1, CCS2, GB/T, Chademo).

DerGleichstrom-Ladesäulewandelt den Wechselstrom des Stromnetzes in Gleichstrom um, um die Antriebsbatterie des Fahrzeugs zu laden, indem es mit dem Fahrzeug interagiert und Informationen übermittelt. Die Ausgangsleistung der Ladesäule wird entsprechend dem Batteriemanager des Fahrzeugs gesteuert.

Die Gleichstrom-Ladepistole verfügt über 9 Anschlusslöcher fürDC-Ladestationenund die Gleichstrom-Ladepistole ist größer als die Wechselstrom-Ladepistole.

2. Das grundlegende Funktionsprinzip von Gleichstrom-Ladesäulen

In der von der Nationalen Energieverwaltung herausgegebenen Industrienorm „NB/T 33001-2010: Technische Bedingungen für nicht-bordseitige leitungsgebundene Ladegeräte für Elektrofahrzeuge“ wird darauf hingewiesen, dass die grundlegende Zusammensetzung vonGleichstrom-Ladegerät für ElektrofahrzeugeBeinhaltet: Leistungseinheit, Steuereinheit, Messeinheit, Ladeschnittstelle, Stromversorgungsschnittstelle und Mensch-Computer-Schnittstelle. Die Leistungseinheit bezieht sich auf das Gleichstrom-Lademodul, und die Steuereinheit bezieht sich auf den Ladesäulenregler. Als Systemintegrationsprodukt umfasst es zusätzlich zu den beiden Komponenten von „Gleichstrom-Lademodul" Und "LadesäulenreglerDie Konstruktion bildet den technischen Kern und ist zugleich ein Schlüsselaspekt für die Zuverlässigkeitsauslegung des gesamten Pfahls. Der „Ladepfahlregler“ gehört zur Kategorie der eingebetteten Hardware- und Softwaretechnologie, und das „Gleichstrom-Lademodul“ stellt den Höhepunkt der Leistungselektronik im Bereich AC/DC dar.

Der grundlegende Ladevorgang ist folgender: An beiden Enden der Batterie wird eine Gleichspannung angelegt. Die Batterie wird mit einem konstanten hohen Strom geladen, wodurch die Spannung allmählich und langsam ansteigt, bis sie den Nennwert erreicht. Der Ladezustand (SoC) erreicht dann 95 % (je nach Batterie unterschiedlich). Anschließend wird die Batterie mit konstanter Spannung und niedrigem Strom weiter geladen. „Die Spannung steigt zwar, aber die Batterie ist noch nicht vollständig geladen. Bei Bedarf kann auf einen niedrigeren Ladestrom umgeschaltet werden, um sie vollständig aufzuladen.“ Um diesen Ladevorgang zu realisieren, benötigt die Ladestation ein „Gleichstrom-Lademodul“ zur Bereitstellung der Gleichstromversorgung. Außerdem ist ein „Ladestations-Controller“ erforderlich, der das Ein- und Ausschalten sowie die Ausgangsspannung und den Ausgangsstrom des Lademoduls steuert. Als Mensch-Maschine-Schnittstelle dient ein Touchscreen zur Eingabe von Befehlen. Der Controller sendet Anweisungen wie „Ein-/Ausschalten“, „Ausgangsspannung“ und „Ausgangsstrom“ an das Lademodul. Ladesäule für ElektrofahrzeugeAuf elektrischer Ebene benötigt man lediglich ein Lademodul, eine Steuerplatine und einen Touchscreen; Wenn Befehle wie Einschalten, Ausschalten und Ausgangsspannung/Ausgangsstrom auf mehreren Tastaturen des Lademoduls ausgeführt sind, kann ein Lademodul die Batterie laden.

DerElektrischer Teil eines GleichstromladegerätsDas System besteht aus einem Primär- und einem Sekundärkreis. Der Hauptstromkreis wird mit dreiphasigem Wechselstrom versorgt, der nach dem Eingangsleistungsschalter und dem intelligenten Wechselstromzähler in Gleichstrom umgewandelt wird, der vom Lademodul (Gleichrichtermodul) verwendbar ist. Anschließend werden die Sicherung und der Stromkreis angeschlossen.EV-Ladegerätzum Laden des Elektrofahrzeugs. Der Sekundärkreis besteht aus einemLadesäule für ElektroautosDas System umfasst einen Controller, einen Kartenleser, ein Display, ein Gleichstrommessgerät usw. Der Sekundärkreis ermöglicht zudem die Start-Stopp-Steuerung und den Not-Aus-Betrieb. Die Signalleuchte zeigt die Status „Standby“, „Laden“ und „Voll“ an. Als Mensch-Computer-Interaktionsgerät ermöglicht das Display das Durchziehen von Karten, die Einstellung des Lademodus und die Start-Stopp-Steuerung.

Das elektrische Funktionsprinzip von Gleichstrom-Ladesäulen lässt sich wie folgt zusammenfassen:

• Ein einzelnes Lademodul hat derzeit nur eine Leistung von 15 kW, was den Leistungsbedarf nicht deckt. Daher müssen mehrere Lademodule parallel zusammenarbeiten und über einen CAN-Bus verfügen, um die Stromverteilung zwischen den Modulen zu gewährleisten.
• Der Eingang des Lademoduls stammt aus dem Stromnetz, das eine Hochleistungsstromversorgung ist. Da dies Auswirkungen auf das Stromnetz und die persönliche Sicherheit hat, insbesondere auf die persönliche Sicherheit, ist es notwendig, am Eingang einen Luftschalter (wissenschaftliche Bezeichnung: „Kunststoffgehäuse-Leistungsschalter“), einen Blitzschutzschalter oder sogar einen Fehlerstromschutzschalter zu installieren.
• Der Ausgang der Ladesäule liefert eine hohe Spannung und einen hohen Strom; die Batterie ist elektrochemisch und daher explosionsgefährdet. Um Fehlbedienungen zu vermeiden, muss der Ausgang mit einer Sicherung versehen sein.
• Bei Sicherheitsfragen hat die Sicherheit höchste Priorität. Zusätzlich zu den Maßnahmen am Eingang müssen mechanische und elektronische Verriegelungen vorhanden sein, Isolationsprüfungen müssen durchgeführt werden und der Entladungswiderstand muss gegeben sein.
• Ob die Batterie geladen werden kann, wird nicht von der Ladesäule, sondern vom Batteriemanagementsystem (BMS) bestimmt. Das BMS gibt Anweisungen an den Controller, ob der Ladevorgang zugelassen oder beendet werden soll und wie viel Spannung und Stromstärke zulässig sind. Der Controller leitet diese Informationen dann an das Lademodul weiter. Daher ist eine CAN-Kommunikation zwischen Controller und BMS sowie zwischen Controller und Lademodul erforderlich.
• Die Ladesäule muss ebenfalls überwacht und verwaltet werden, und der Controller muss über WLAN oder 3G/4G und andere Netzwerkkommunikationsmodule mit dem Hintergrund verbunden werden;
• Für das Aufladen fallen Stromkosten an, und es muss ein Zähler installiert werden. Außerdem wird ein Kartenleser benötigt, um die Abrechnungsfunktion zu realisieren.
• Am Gehäuse der Ladesäule muss eine eindeutige Kontrollleuchte angebracht sein, üblicherweise drei Kontrollleuchten, die jeweils den Ladevorgang, eine Störung und die Stromversorgung anzeigen.
• Die Auslegung der Luftkanäle von Gleichstrom-Ladesäulen ist von entscheidender Bedeutung. Neben statischen Kenntnissen erfordert die Auslegung der Luftkanäle den Einbau eines Ventilators in die Ladesäule, obwohl sich bereits in jedem Lademodul ein Ventilator befindet.