cơ sở hạ tầng sạc DC công cộng

Một hộp sạc treo tường tại nhà và một bộ sạc nhanh trên đường cao tốc có thể trông giống nhau khi nhìn từ xa vài bước chân - một phích cắm ở đầu cáp màu đen. Nhưng bên trong, chúng thực hiện những chức năng rất khác nhau. Đầu nối trên hộp sạc treo tường AC 7 kW có tuổi thọ rất khác so với đầu nối trên trạm DC 300 kW. Sự khác biệt giữa sạc AC và DC không chỉ nằm ở thời gian sạc đầy pin. Nó còn quyết định vị trí của các thiết bị điện tử công suất trong hệ thống, lượng dòng điện chạy qua các điểm tiếp xúc, nhiệt độ của mọi thứ, và độ nặng và độ cứng của dây cáp. Nếu bạn cần ôn lại ý nghĩa của các mức sạc khác nhau trong cuộc sống hàng ngày, thì đây tổng quan về mức sạc EVlà một điểm khởi đầu tốt.  Nơi AC và DC nằm giữa lưới điện và pinVới bộ sạc AC, lưới điện cung cấp dòng điện xoay chiều và xe đảm nhiệm phần điện nặng. Ổ cắm điện gắn tường hoặc ổ cắm điện cung cấp dòng điện xoay chiều, trong khi bộ sạc tích hợp (OBC) bên trong xe chuyển đổi thành dòng điện một chiều cho pin. Công suất được giới hạn bởi định mức OBC, thường nằm trong khoảng từ 3,7 đến 22 kW đối với xe hạng nhẹ. Với thiết kế này, đầu nối và cáp điện nhận được dòng điện vừa phải và nhiệt độ vừa phải, vì các bộ phận nóng nhất và phức tạp nhất nằm bên trong xe. Với bộ sạc nhanh DC, công việc nặng nhọc được chuyển ra khỏi xe. Tủ điện chuyển đổi dòng điện xoay chiều (AC) từ lưới điện thành dòng điện một chiều (DC) cao áp và đẩy dòng điện một chiều này qua đầu nối và cáp trực tiếp đến thanh cái ắc quy. Công suất có thể dễ dàng nằm trong khoảng 50–400 kW hoặc cao hơn, do đó các tiếp điểm chính và dây dẫn mang dòng điện cao hơn nhiều và mất nhiều thời gian hơn để đạt đến giới hạn nhiệt của chúng. Trên thực tế: AC duy trì công việc nặng nhọc nhất bên trong xe, DC đẩy áp lực đó vào phích cắm và dây cáp.  AC so với DCAC: công suất bị giới hạn bởi OBC của xe, dòng điện trong cáp thấp hơn, tải nhiệt nhỏ hơn tại đầu nối.DC: công suất bị giới hạn bởi trạm và pin, dòng điện cao trong cáp, tỏa nhiều nhiệt hơn ở đầu nối.Cùng một loại xe có thể dễ dàng sử dụng với phích cắm AC nhưng lại rất khó sử dụng với đầu nối nhanh DC.  AC và DC ảnh hưởng đến các bộ phận bên trong của đầu nối như thế nàoĐiện áp và dòng điện cao hơn không chỉ thay đổi định mức trên nhãn. Chúng buộc nhà thiết kế đầu nối phải đưa ra những lựa chọn khác nhau về cách điện, hình dạng tiếp xúc và bố trí chân cắm. Mức công suất, cách điện và thiết kế tiếp xúcSạc AC công suất nhẹ thường chạy ở mức điện áp lưới điện quen thuộc. Hệ thống DC nhanh được lắp đặt trên nền tảng pin điện áp cao như 400 V hoặc 800 V. Khi điện áp tăng, đầu nối phải cung cấp thêm không gian cho các điện áp đó. Khoảng cách rò rỉ và khe hở bên trong vỏ pin dài hơn, vật liệu cách điện cần hiệu suất cao hơn, và hình dạng bên trong phải tránh các cạnh sắc và bụi bẩn có thể làm suy yếu lớp cách điện theo thời gian.Cấu hình dòng điện cũng thay đổi không kém. Trong sử dụng điện xoay chiều tại nhà và nơi làm việc, các đầu nối thường mang hàng chục ampe mỗi pha. Trên đầu nối nhanh DC, mỗi tiếp điểm chính có thể phải chịu được vài trăm ampe. Điều này thúc đẩy các nhà thiết kế hướng đến các mặt tiếp xúc lớn hơn trên các chân nguồn DC và kiểm soát điện trở tiếp xúc chặt chẽ hơn nhiều. Hệ thống lò xo và cánh quạt phải duy trì lực tiếp xúc ổn định qua hàng nghìn chu kỳ ghép nối, vì một sự gia tăng nhỏ về điện trở ở dòng điện cao có thể nhanh chóng chuyển thành nhiệt. Trên thực tế, các nhà thiết kế đầu nối tập trung vào ba điều:Điện áp điều khiển độ rò rỉ, khe hở và vật liệu cách điện.Dòng điện tác động đến diện tích tiếp xúc, chất lượng mạ và thiết kế lò xo.Chu kỳ hoạt động (tần suất sử dụng) quyết định mức độ an toàn được tích hợp vào tất cả những điều trên. Bố cục và chức năng của chân cắmCả đầu nối AC và DC đều kết hợp chân nguồn và chân tín hiệu, nhưng chúng thực hiện theo tỷ lệ khác nhau.Đầu nối AC dùng cho gia đình hoặc nơi làm việc thường có một hoặc ba dây dẫn, một dây trung tính, một dây tiếp địa bảo vệ và một bộ chân điều khiển nhỏ để phát tín hiệu mồi và phát hiện khoảng cách. Nó có đủ khả năng thông minh để đồng ý các thông số sạc cơ bản và đảm bảo phích cắm được cắm đúng vị trí trước khi cấp điện.Đầu nối nhanh DC vẫn có dây tiếp đất bảo vệ, nhưng dòng điện chính giờ chạy qua các chân DC+ và DC– lớn thay vì qua dây và dây trung tính. Xung quanh các chân lớn đó là một tập hợp các tiếp điểm điện áp thấp phong phú hơn. Tín hiệu pilot và tín hiệu tiệm cận vẫn còn đó, nhưng DC công suất cao thường bổ sung thêm các đường dây giao tiếp và, trong nhiều thiết kế, cảm biến nhiệt độ chuyên dụng để theo dõi các phần nóng nhất của đầu nối. Nhìn cạnh nhau:Đầu nối AC có chân nguồn khiêm tốn và một cặp điều khiển đơn giản.Đầu nối nhanh DC có các chân nguồn rất lớn được bao quanh bởi nhiều chân tín hiệu và cảm biến hơn.Khi công suất tăng, cả kích thước của chân chính và số lượng chân tín hiệu đều có xu hướng tăng lên.  Kiến trúc kết nối cho AC và DCCác tiêu chuẩn khác nhau giải quyết câu hỏi “AC + DC” bằng các chiến lược cơ học khác nhau. Một nhóm hệ thống sử dụng đầu nối chỉ dành cho AC. Đây là những đầu vào bạn thường thấy trên xe ô tô sử dụng AC tại nhà, nơi làm việc và tại các trạm sạc. Vỏ máy nhỏ gọn, tay cầm nhẹ và bố cục bên trong đơn giản. Thiết kế được tinh chỉnh để sử dụng thoải mái hàng ngày và tuổi thọ cao ở mức công suất vừa phải. Thiết kế kiểu kết hợp lại đi theo một hướng khác. Chúng kết hợp giao diện AC với các chân nguồn DC bổ sung trong một đầu vào duy nhất trên xe, do đó một ổ cắm trên xe có thể chấp nhận cả phích cắm AC và DC. Điều này giúp giảm số lượng lỗ cần cắt vào thân xe và giúp người lái có một mục tiêu rõ ràng khi họ mang theo dây cáp. Cái giá phải trả là một đầu vào lớn hơn, phức tạp hơn và thiết kế nhiệt chặt chẽ hơn xung quanh các chân DC. Các kiến ​​trúc khác tránh xa các đầu vào kết hợp. Một số tiêu chuẩn giữ cho AC và DC hoàn toàn tách biệt để mỗi loại có thể được tối ưu hóa cho chức năng riêng của mình: phích cắm AC vẫn nhỏ gọn và nhẹ, phích cắm DC có thể lớn và chắc chắn tùy theo nhu cầu. Các dòng đầu nối nhỏ gọn mới hơn lại hướng theo hướng ngược lại và cố gắng truyền cả AC và DC qua một vỏ nhỏ duy nhất. Điều này giúp tiết kiệm không gian và đơn giản hóa giao diện, nhưng lại nâng cao tiêu chuẩn về tái sử dụng chân cắm, thiết kế cách điện và chiến lược làm mát.  Cáp và nhiệt: tại sao DC trông và có cảm giác khác biệtKích thước, trọng lượng và cách xử lý dây dẫnViệc truyền tải vài kilowatt điện xoay chiều vào xe hơi qua đêm không cần tiết diện đồng lớn. Các dây dẫn có kích thước vừa phải, giúp cáp đủ nhẹ để dễ dàng nâng lên và đủ linh hoạt để cuộn gọn gàng trong góc gara. Việc truyền tải hàng trăm kilowatt điện một chiều trong một điểm dừng ngắn lại là một vấn đề khác. Để kiểm soát tổn thất điện trở và nhiệt độ tăng, dây dẫn cần nhiều đồng hơn. Nhiều đồng hơn đồng nghĩa với khối lượng lớn hơn, và khối lượng đó làm cho cáp nặng hơn và cứng hơn. Độ cứng tăng thêm xuất hiện mỗi khi ai đó cố gắng uốn cong dây dẫn quanh một bãi đỗ xe chật hẹp hoặc qua lề đường, và trọng lượng tăng thêm xuất hiện tại các điểm giảm ứng suất nơi cáp đi vào tay nắm hoặc tủ điện. Trong thực tế:Công suất DC cao hơn → lõi đồng dày hơn → cáp nặng hơn, cứng hơn.Cáp nặng hơn → tải trọng lên bộ giảm lực căng và đầu nối lớn hơn.Cáp AC có thể được điều chỉnh theo mức thoải mái; cáp DC bắt đầu từ giới hạn nhiệt độ và hoạt động ngược lại. Cáp sạc AC được thiết kế để sử dụng hàng ngày. Chúng được thiết kế để dễ dàng nhấc lên bằng một tay, luồn lách giữa các xe trong lối đi chật hẹp, và dễ dàng cuộn tròn khi xe sạc xong. Cáp sạc nhanh DC phải chịu được sự cân bằng khó khăn hơn. Chúng phải chịu được dòng điện rất cao nhưng vẫn đủ độ cong để người lái xe có sức khỏe và chiều cao khác nhau có thể định vị đầu nối mà không cảm thấy như đang vật lộn với thiết bị công nghiệp. Bán kính uốn cong tối thiểu được chọn để bảo vệ dây dẫn và lớp cách điện, nhưng vẫn cần phải phù hợp với bố trí thực tế tại các trạm sạc.  Vỏ ngoài, độ bền và cáp làm mát bằng chất lỏngCác khu vực công cộng thường gây ảnh hưởng xấu đến cáp. Ánh nắng mặt trời, mưa, bụi và bùn đất trên đường là chuyện thường ngày. Hơn nữa, dây cáp còn bị rơi xuống bê tông, bị kéo lê qua các cạnh sắc nhọn, và đôi khi bị kẹp hoặc bị xe cán qua. Để chịu được những tác động như vậy trong nhiều năm, cáp DC thường sử dụng lớp vỏ ngoài dày hơn, bền hơn. Bộ giảm ứng suất được gia cố và đầu cáp được thiết kế để hấp thụ lực xoắn và lực kéo mà không truyền toàn bộ áp lực đó trực tiếp vào dây dẫn. Cáp tại nhà được sử dụng trong môi trường ôn hòa hơn, nhưng chúng vẫn phải chịu được sự mài mòn, bụi bẩn và nhiệt độ theo mùa trong suốt vòng đời của bộ sạc. Do đó, vỏ cáp có thể hướng đến độ linh hoạt và vẻ ngoài tốt hơn, miễn là vẫn đảm bảo được độ bền cơ bản. Ở đầu nguồn DC cao cấp, việc bổ sung đồng và dựa vào làm mát tự nhiên cuối cùng sẽ không còn khả thi. Cáp sẽ phải dày và nặng đến mức nhiều người dùng khó có thể di chuyển, và các giá đỡ cố định sẽ trở nên bắt buộc tại mỗi ngăn. Cáp DC làm mát bằng chất lỏng giải quyết vấn đề này bằng cách thêm một mạch làm mát gần các dây dẫn điện. Chất làm mát chảy gần lõi, dẫn nhiệt ra xa để cùng một đường kính ngoài có thể truyền tải nhiều dòng điện hơn mà không làm tăng nhiệt độ quá mức. Đánh đổi là công việc thiết kế bổ sung: đường dẫn chất làm mát phải được bịt kín và đáng tin cậy trong nhiều năm, rò rỉ có thể cần được phát hiện và theo dõi, và ống mềm và cảm biến phải được định tuyến sao cho cụm lắp ráp đủ linh hoạt để sử dụng. Đây là lý do tại sao cáp AC có thể mỏng và mềm, trong khi cáp DC công suất rất cao có xu hướng trông dày hơn, nhiều lớp hơn và trong một số trường hợp, có giao diện làm mát có thể nhìn thấy được.  Cách chọn đầu nối và cáp cho trang web của bạnMỗi địa điểm sạc đều đặt ra những tiêu chí khác nhau về công suất, sự thoải mái, độ bền và chi phí. Một hộp sạc treo tường nhỏ tại nhà và một bến xe buýt đều có thể là "dự án sạc EV", nhưng chúng nằm ở những góc rất khác nhau trong không gian thiết kế.Ứng dụngƯu tiên nguồn điệnXử lý / thoải máiTập trung vào độ bềnĐặc điểm điển hình của đầu nối / cápĐiều hòa gia đìnhThấp đến trung bìnhRất caoTuổi thọ trung bình, dài trong môi trường ôn hòaPhích cắm nhỏ gọn, cáp mỏng linh hoạtĐiểm đến / nơi làm việc ACTrung bìnhCaoTrung bình đến caoVỏ cứng hơn một chút, phản hồi chốt rõ ràngSạc nhanh DC công cộngRất caoTrung bìnhRất cao, lạm dụng ngoài trờiPhích cắm lớn hơn, cáp dày hoặc làm mát bằng chất lỏng, chắc chắnKho / bãi đậu xe của đội tàuCao đến rất caoTrung bìnhRất cao, nhiều plug-in mỗi ngàyĐầu nối chắc chắn, cáp chịu tải cao, dễ bảo trìCác trang web về điều hòa không khí gia đình thường coi điện năng là ưu tiên từ thấp đến trung bình vì thời gian sử dụng qua đêm khá dài. Sự thoải mái khi sử dụng là rất quan trọng, và độ bền là khả năng hoạt động nhiều năm trong môi trường ôn hòa hơn là chịu đựng sự va đập liên tục.  Những người lái xe đang phân vân giữa Cấp độ 1 và Cấp độ 2 tại nhà có thể sử dụng Hướng dẫn sạc tại nhà cấp độ 1 so với cấp độ 2để xem những lựa chọn phần cứng này mang lại cảm giác thế nào khi sử dụng hàng ngày. Điều hòa không khí tại nơi làm việc và tại điểm đến được nâng cấp lên một bậc: nhiều người dùng hơn, nhiều sự kiện cắm điện hơn, nhu cầu về vỏ máy chắc chắn và chốt khóa đáng tin cậy cao hơn. Sạc nhanh DC công cộng đưa công suất lên hàng đầu. Sự thoải mái khi cầm nắm vẫn quan trọng nhưng đương nhiên bị hạn chế bởi kích thước và trọng lượng. Độ bền được đặt lên hàng đầu, bởi vì thiết bị phải hoạt động ngoài trời, tiếp xúc với nhiều người dùng khác nhau và chịu được việc sử dụng sai mục đích. Các kho chứa xe và bãi xe thương mại nằm giữa các trạm DC công cộng và nơi làm việc. Công suất dao động từ cao đến rất cao, và các đầu nối có thể được kết nối và tháo rời nhiều lần mỗi ngày trong nhiều ca làm việc. Độ ổn định tiếp xúc, độ bền cơ học và khả năng dễ bảo trì cũng quan trọng không kém công suất tiêu chuẩn. Để biết khuôn khổ đầy đủ về cách các đội tàu kết hợp các mức sạc khác nhau trên khắp các kho, nhà ở và địa điểm công cộng, hãy xem hướng dẫn về mức độ sạc EV mà đội xe thực sự cần. Ba câu hỏi đơn giản thường chỉ vào hàng bên phải trong bảng:Mỗi xe được đỗ ở đây trong bao lâu?Một người sẽ cắm và rút phích cắm bao nhiêu lần mỗi ngày?Môi trường xung quanh dây cáp và đầu nối khắc nghiệt như thế nào trong mười năm qua?  Quan điểm của người lao độngViệc biến những nguyên tắc này thành dự án thực tế có nghĩa là xem xét lựa chọn đầu nối và cáp như một phần của thiết kế nguồn điện và vị trí, chứ không phải chỉ là một ý tưởng phụ thêm về mặt thẩm mỹ. Cùng một mức sạc có thể yêu cầu phần cứng rất khác nhau tùy thuộc vào môi trường và chu kỳ hoạt động. Dành cho nhu cầu sử dụng AC tại nhà, nơi làm việc và kho hàng, Workersbee phát triển các đầu nối AC và cáp sạc được thiết kế để mang lại sự thoải mái khi sử dụng hàng ngày và độ tin cậy lâu dài theo tiêu chuẩn khu vực. Trọng tâm là hành vi có thể dự đoán được và trải nghiệm người dùng dễ chịu trong phạm vi công suất AC thông thường. Đối với các trạm sạc nhanh DC công cộng và các kho hàng sử dụng nhiều, Workersbee cung cấp Đầu nối sạc nhanh DC và cáp được thiết kế để có khả năng chịu dòng điện cao, điện trở tiếp xúc được kiểm soát và hiệu suất cơ học mạnh mẽ, với các tùy chọn được chuẩn bị để làm mát tiên tiến khi yêu cầu của dự án đòi hỏi công suất cao hơn và biên độ nhiệt chặt chẽ hơn.