أولاً. المتطلبات الفنية لأعمدة الشحن

تعمل أعمدة الشحن بمثابة "محطات وقود" للمركبات الكهربائية. هناك ثلاثة أنواع رئيسية: أعمدة الشحن بالتيار المتردد، وأعمدة الشحن بالتيار المستمر، وأعمدة الشحن المدمجة بالتيار المتردد/المستمر التي يمكنها الشحن بالتيار المتردد والمستمر على حد سواء.

أعمدة الشحن بالتيار المستمر تشبه "مطاعم الوجبات السريعة" على الطرق السريعة. فهي توفر شحنًا سريعًا، مما يجعلها مناسبة للتركيب في أماكن مثل الطرق السريعة ومحطات الشحن المخصصة. يتيح ذلك للمركبات الكهربائية "إعادة التزود بالوقود" بسرعة واستئناف رحلتها.

تُعدّ أكوام الشحن بالتيار المتردد (AC) بمثابة "متاجر بقالة" في المجتمعات. على الرغم من أنها تشحن بوتيرة بطيئة، إلا أنها مريحة للغاية. وعادةً ما يتم تركيبها في المناطق السكنية ومواقف السيارات ومواقف السيارات على جانب الطريق ومناطق الخدمة على الطرق السريعة، مما يسمح للأشخاص بشحن مركباتهم في أي وقت ومكان.

تتميز أكوام الشحن الحديثة بذكاء عالٍ وقدرة على "التواصل". ومع ذلك، فهي لا تتواصل بشكل عشوائي؛ بل تتبع "بروتوكولاً" يُعرف باسم OCPP1.6. هذا "البروتوكول" يشبه "قاعدة لغة" مشتركة تتيح "التواصل" السلس بين أكوام الشحن والمركبات الكهربائية وأنظمة إدارة محطات الشحن.

تمامًا كما نحتاج إلى استخدام لغة يفهمها الآخرون أثناء المحادثة، يجب أن تتواصل أكوام الشحن أيضًا وفقًا لهذه القاعدة. بهذه الطريقة، يمكن للمركبات الكهربائية تحديد كمية الشحن المناسبة، ويمكن لنظام إدارة محطة الشحن مراقبة عمليات أكوام الشحن. ونتيجة لذلك، يمكن للجميع التعاون لضمان عملية شحن آمنة وفعالة.

علاوة على ذلك، يجب أن يلبي هذا "المترجم" متطلبات معينة، مثل مقاومته للمطر والماء لمنع الأعطال الناجمة عن الظروف الجوية؛ ويجب أن يضمن أيضًا السلامة وعدم وجود تسرب. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يتمتع بقدرات اتصال مستقرة للحفاظ على الاتصال المستمر وتجنب "انقطاع الاتصالات".

باختصار، تعتبر أكوام الشحن بمثابة "محطات وقود" للمركبات الكهربائية. مع هذا "المترجم"، يمكن للمركبات الكهربائية الشحن بشكل أكثر ملاءمة وأمانًا، مما يمكنها من السفر لمسافات أطول.

⑴ درجة حرارة بيئة العمل: -20 درجة مئوية ~ +50 درجة مئوية؛

⑵ الرطوبة النسبية: 5%～95%؛

⑶ الارتفاع: ≤2000 متر؛

⑷ مقاومة الزلازل: تشبه "اختبار محاكاة الزلازل" للمعدات.

تخيل أن الأرض تحت أقدامنا تبدأ في التحرك مثل الأمواج. هذه الحركة ليست عشوائية، تشبه الموجة الجيبية، مع حركات متناوبة للأعلى والأسفل.

هناك نوعان من هذه الحركة. أحدهما هو التأرجح من جانب إلى آخر، تمامًا مثل الأمواج اللطيفة على البحر، تتأرجح أفقيًا. والآخر هو الحركة من الأعلى إلى الأسفل، تمامًا مثل عندما نقود فوق مطبات السرعة، ترتد السيارة لأعلى ولأسفل. ومع ذلك، فإن سعة هذه الحركة أكبر بكثير مما نواجهه عادةً.

أثناء التأرجح من جانب إلى آخر، يعادل ذلك إضافة تسارع بمقدار 0.3 جرام إلى الأرض، حيث يمثل "g" تسارع الجاذبية الذي نشعر به عادة على الأرض. أثناء الحركة من الأعلى إلى الأسفل، يشبه الأمر إضافة تسارع بمقدار 0.15 جرام إلى الأرض.

علاوة على ذلك، لا يأتي هذا "الزلزال" مرة واحدة، بل يحدث ثلاث مرات متتالية. في كل مرة يأتي فيها، يتحرك بطريقة منتظمة مثل الموجة الجيبية.

يُستخدم هذا التجربة لمحاكاة زلزال لاختبار ما إذا كانت المعدات يمكنها تحمل تأثير الزلزال دون أن تنكسر.

في نهاية المطاف، يجب أن يؤدي الجهاز أداءً جيدًا في "اختبار محاكاة الزلزال" هذا، أي يجب أن يكون قادرًا على تحمل "الاهتزاز" وأن يكون لديه طاقة احتياطية. نستخدم رقمًا لتمثيل هذه الطاقة الاحتياطية، أي يجب أن يكون عامل الأمان أكبر من 1.67.

ببساطة، يجب أن يكون الجهاز قويًا بما يكفي لضمان السلامة أثناء "الزلزال" وعدم تعرضه للتلف.

⑴ يجب أن يصل مستوى حماية غلاف كومة الشحن إلى: IP32 للاستخدام الداخلي و IP54 للاستخدام الخارجي. بالإضافة إلى ذلك، يجب تركيب أجهزة ضرورية للحماية من المطر والشمس.

⑵ متطلبات مقاومة العوامل الثلاثة (مقاومة الرطوبة، ومقاومة العفن، ومقاومة رذاذ الملح): يجب حماية لوحات الدوائر المطبوعة والموصلات ومكونات الدوائر الأخرى في الشاحن من الرطوبة والعفن ورذاذ الملح، بحيث يمكن للشاحن العمل بشكل طبيعي في بيئة خارجية رطبة ومالحة.

⑶ الحماية ضد الصدأ (مقاومة الأكسدة): يجب أن يعتمد الغلاف الحديدي لعمود الشحن والأقواس والأجزاء الحديدية المكشوفة على إجراءات مزدوجة الطبقات لمقاومة الصدأ. يجب أيضًا تزويد الغلاف المعدني غير الحديدي بغشاء واقٍ مضاد للأكسدة أو معالجته بمقاومة الأكسدة.

⑷ يجب أن يكون غلاف عمود الشحن قادرًا على تحمل اختبار قوة الصدم المحددة في 8.2.10 من GB 7251.3-2005.

ثانياً. خصائص هيكل غلاف عمود الشحن المصنوع من الصفائح المعدنية

تتكون محطة الشحن بشكل عام من جسم المحطة، ومقبس الشحن، وجهاز التحكم في الحماية، وجهاز القياس، وجهاز تمرير البطاقة، وواجهة التفاعل بين الإنسان والحاسوب، وما إلى ذلك، كما هو موضح في الشكل أدناه.

يتكون الهيكل المعدني لجسم عمود الشحن من صفائح فولاذية منخفضة الكربون بسماكة حوالي 1.5 مم. تتضمن عملية التصنيع ثقب الأبراج المعدنية، والانحناء، واللحام. تعتمد بعض أعمدة الشحن تصميمًا ذا طبقة مزدوجة مع مراعاة احتياجات الحماية الخارجية والعزل الحراري. الشكل العام للمنتج مستطيل في الغالب، ويتم لحام الإطار كوحدة واحدة. تمت إضافة أسطح منحنية مستديرة في مناطق معينة لتعزيز المظهر الجمالي. لضمان القوة الإجمالية لعمود الشحن، يتم عادةً لحام أضلاع تقوية أو صفائح تقوية.

يتم ترتيب السطح الخارجي لجسم المحطة بشكل عام بأضواء مؤشر لوحة، وأزرار لوحة، وواجهات شحن، وفتحات تبديد الحرارة، وما إلى ذلك. الباب الخلفي أو الجانب مجهز بقفل مضاد للسرقة، ويتم تثبيت جسم المحطة بقاعدة التركيب بواسطة مسامير تثبيت.

عادة ما تكون المثبتات مصنوعة من الفولاذ المجلفن المطلي بالكهرباء أو الفولاذ المقاوم للصدأ. لضمان أن جسم محطة الشحن يتمتع بمقاومة معينة للتآكل، يتم رش محطة الشحن بشكل عام بطلاء مسحوق خارجي أو طلاء خارجي لضمان عمر خدمتها.

ثالثاً. تصميم مقاوم للتآكل لجسم محطة الشحن المصنوع من الصفائح المعدنية

أ) يجب ألا يحتوي مظهر هيكل جسم محطة الشحن على زوايا حادة.

⑵ يُوصى بأن يكون الغطاء العلوي لعمود الشحن مائلاً بأكثر من 5 درجات لمنع تجمع المياه على السطح العلوي.

⑶ المنتجات المغلقة نسبيًا تستخدم مزيلات الرطوبة لإزالة الرطوبة لمنع التكثف. بالنسبة للمنتجات التي تحتاج إلى تبديد الحرارة ولها فتحات لتبديد الحرارة، يجب استخدام وحدات التحكم في الرطوبة + السخانات لإزالة الرطوبة لمنع التكثف.

⑷ بعد لحام الصفائح المعدنية، يجب مراعاة البيئة الخارجية بالكامل، ويجب لحام اللحامات الخارجية بالكامل لتلبية معيار مقاومة الماء IP54.

⑸ بالنسبة للهياكل الملحومة المغلقة مثل تقوية لوحة الباب، لا يمكن للرش أن يدخل إلى داخل الهيكل المغلق. يجب تحسين التصميم عن طريق التجميع بعد الرش، أو اللحام بألواح مجلفنة، أو الطلاء الكهربائي بعد اللحام ثم الرش.

⑹ يجب أن تتجنب الهياكل الملحومة الفجوات الضيقة والمساحات الضيقة التي لا يمكن فوهات الرش الوصول إليها.

⑺ يجب تصميم فتحات تبديد الحرارة كمكونات قدر الإمكان لتجنب اللحامات الضيقة والطبقات البينية.

⑻ يجب أن تكون قضبان القفل والمفصلات وما إلى ذلك التي تم شراؤها من الخارج مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 304 قدر الإمكان، ويجب ألا يقل وقت مقاومة رذاذ الملح المحايد GB 2423.17 عن 96 ساعة.

⑼ تم تغيير طريقة تثبيت لوحة الاسم إلى مسامير برشام مقاومة للماء أو لصق لاصق. يجب إجراء معالجة مقاومة للماء عند الحاجة إلى مسامير.

⑽ يجب طلاء جميع المثبتات بسبائك الزنك والنيكل أو معالجتها بالفولاذ المقاوم للصدأ 304. يجب أن تلبي المثبتات المصنوعة من سبائك الزنك والنيكل اختبار رذاذ الملح المحايد لمدة 96 ساعة دون صدأ أبيض. يجب أن تكون جميع المثبتات المكشوفة مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 304.

⑾ يجب تجنب استخدام المثبتات المصنوعة من سبائك الزنك والنيكل بالاشتراك مع الفولاذ المقاوم للصدأ.

⑿ يجب معالجة فتحات تثبيت أكوام الشحن مسبقًا، ويجب عدم حفر الفتحات بعد وضع أكوام الشحن. يجب سد فتحات الدخول في الجزء السفلي من أكوام الشحن بالطين المقاوم للحريق لمنع بخار الماء السطحي من الدخول إلى جسم الكومة من فتحات الدخول. بعد التركيب، يمكن وضع مادة مانعة للتسرب من السيليكون بين جسم الكومة ومنصة التثبيت الأسمنتية لتقوية الختم السفلي لجسم الكومة.

رابعًا. تحسين تصميم عملية أكوام الشحن

هيكل عمود الشحن معقد للغاية، مع العديد من اللحامات، والطبقات البينية، وبعضها شبه مغلق أو مغلق بالكامل. يشبه الأمر اللعب بالمكعبات. توجد فجوات أو أماكن مخفية بين المكعبات، والتي يصعب التعامل معها.

تشكل هذه الهياكل المعقدة تحديات كبيرة لإنتاج أعمدة الشحن. على وجه الخصوص، يؤثر التدريع الكهروستاتيكي على طريقة الرش المسحوق التقليدية (والتي تشبه وضع "طبقة مقاومة للصدأ" على عمود الشحن). التدريع الكهروستاتيكي يشبه "معطفًا غير مرئي" على اللحامات والطبقات البينية، مما يمنع المسحوق من الالتصاق بهذه المناطق. ونتيجة لذلك، تكون هذه المناطق عرضة للصدأ والتلف.

لذلك، يتطلب تصميم عملية عمود الشحن عناية فائقة. يجب أن نجد طريقة لجعل هذه الأماكن الصعبة ترتدي أيضًا "معطفًا مقاومًا للصدأ" لضمان متانة وسلامة عمود الشحن. لحل هذه المشكلة، تم اقتراح 5 خطط تصميم عملية:

أ. نظام طلاء مسحوق مزدوج الطبقات. طبقة أساسية: 50 ميكرومتر مسحوق إيبوكسي مقاوم للتآكل الثقيل؛ طبقة علوية: 50 ميكرومتر مسحوق بوليستر نقي مقاوم للعوامل الجوية؛ السماكة الإجمالية: لا تقل عن 100 ميكرومتر.

ب. نظام طلاء أساسي بالترسيب الكهربائي + طلاء مسحوق. طبقة أساسية: ترسيب كهربائي 20-30 ميكرومتر؛ طبقة علوية: 50 ميكرومتر مسحوق بوليستر نقي مقاوم للعوامل الجوية؛ السماكة الإجمالية: لا تقل عن 70 ميكرومتر.

ج. نظام طلاء بالغمس + رش مسحوق. طبقة أساسية: طلاء أساسي إيبوكسي مقاوم للتآكل مائي (طلاء بالغمس) 25-30 ميكرومتر؛ طبقة علوية: 50 ميكرومتر مسحوق بوليستر نقي مقاوم للعوامل الجوية؛ السماكة الإجمالية: لا تقل عن 80 ميكرومتر. د. نظام طلاء أساسي بالترسيب الكهربائي + طلاء مسحوق. طبقة أساسية: ترسيب كهربائي 20-30 ميكرومتر؛ طبقة علوية: 50 ميكرومتر مسحوق بوليستر نقي مقاوم للعوامل الجوية؛ السماكة الإجمالية: لا تقل عن 70 ميكرومتر.

هـ. نظام طلاء بالغمس + رش مسحوق. طبقة أساسية: طلاء أساسي إيبوكسي مقاوم للتآكل مائي (طلاء بالغمس) 25-30 ميكرومتر؛ مسحوق: مسحوق بوليستر نقي مقاوم للعوامل الجوية 50 ميكرومتر؛ السماكة الإجمالية: لا تقل عن 80 ميكرومتر.

النقاط الرئيسية لتصميم الهيكل لمحطة الشحن

تصميم المظهر: يلعب تصميم المظهر دورًا حاسمًا في تجربة المستخدم وقبول محطات الشحن. يجب أن يكون تصميم المظهر الجيد حديثًا وبديهيًا ومريحًا ويتماشى مع التخطيط الحضري والجماليات البيئية.

المواد الهيكلية: تحتاج أكوام الشحن إلى أن تكون متينة وواقية. عادة ما يتم استخدام المعادن أو السبائك ذات المقاومة القوية للعوامل الجوية. في الوقت نفسه، تعتبر التصاميم المقاومة للماء والغبار والتآكل مهمة جدًا أيضًا.

مقبس الشحن يشبه "مدخل الطاقة" للمركبات الكهربائية. يتعين على المصممين مراعاة عوامل متعددة أثناء تصميمه.

أولاً، يجب أن يكون المقبس قادرًا على "التعرف" على واجهة الشحن لطرازات المركبات المختلفة، تمامًا كما تحتاج القوابس والمقابس في الاستخدام اليومي إلى أن تكون متوافقة. هناك العديد من العلامات التجارية والموديلات المختلفة للمركبات الكهربائية، وقد تختلف واجهات الشحن الخاصة بها. لذلك، يجب أن يكون مقبس الشحن هذا "مقبسًا عالميًا" يدعم معايير شحن متعددة، مثل CHAdeMO و CCS و Type 2 AC، وما إلى ذلك.

ثانيًا، يجب أن يكون المقبس سهل الاستخدام. تخيل مدى الإزعاج إذا كان من الصعب توصيل المقبس أو فصله. يجب على المصممين التأكد من سهولة تشغيل المقبس.

الأهم من ذلك، السلامة هي الأولوية القصوى. يجب أن يحتوي مقبس الشحن على وظيفة قفل ذاتي، مثل إضافة "قفل أمان" للمقبس لمنع فصله عن طريق الخطأ. يجب أيضًا أن يكون مزودًا بآلية حماية أمان، أشبه بارتداء "سترة واقية من الرصاص" للحماية من أي مواقف غير متوقعة أثناء الشحن وضمان السلامة الكهربائية.

في الختام، يعمل مقبس الشحن هذا كـ "مساعد حميم" للمركبات الكهربائية، وهو ذكي وموثوق لتمكين عملية الشحن من أن تكون مريحة وآمنة.

نظام التبريد: قد تتولد حرارة أثناء الشحن، لذلك يلزم تصميم نظام تبريد فعال لضمان استقرار وسلامة المعدات. قد يشمل ذلك مراوح، ومشتتات حرارية، وما إلى ذلك.

نظام توزيع الطاقة: يجب تصميم نظام توزيع طاقة معقول داخل محطة الشحن لضمان إمداد طاقة متوازن عند تشغيل نقاط شحن متعددة في وقت واحد ومنع الحمل الزائد على شبكة الطاقة.

التصميم الآمن: تحتاج محطات الشحن إلى مراعاة سلامة المستخدمين، بما في ذلك تصميم مقاوم للصدمات الكهربائية، والسلامة من الحرائق، والحماية من الصواعق، وما إلى ذلك. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تتمتع محطات الشحن أيضًا بوظائف أمان مثل الحماية من الحمل الزائد، والحماية من درجة الحرارة، والحماية من الدوائر القصيرة.

النظام الإلكتروني الذكي: لتحسين مستوى ذكاء محطات الشحن، يجب تركيب أنظمة إلكترونية متقدمة، بما في ذلك تحديد هوية المستخدم، وأنظمة الدفع، والمراقبة عن بعد، ووظائف اكتشاف الأعطال.

نظام إدارة الكابلات: تُعد إدارة كابلات أكوام الشحن نقطة تصميم رئيسية أيضًا. يجب مراعاة قضايا مثل تخزين الكابلات، ومقاومة الماء، ومكافحة السرقة، وسهولة الصيانة.

قابلية الصيانة: نظرًا لأن أكوام الشحن تعمل عادةً لفترات طويلة، فإن سهولة الصيانة تُعد جانبًا تصميميًا مهمًا. يمكن للتصميم المعياري والمراقبة عن بُعد للأعطال تحسين قابلية صيانة أكوام الشحن.

يجب ألا تكون أكوام الشحن التي نتحدث عنها الآن مريحة لشحن السيارات الكهربائية فحسب، بل يجب أن تكون أيضًا "خبراء في حماية البيئة".

تمامًا كما ندعو إلى ترشيد استهلاك المياه والكهرباء في الحياة اليومية، يجب أيضًا تصميم أكوام الشحن لتكون أكثر توفيرًا للطاقة وصديقة للبيئة. على سبيل المثال، يمكن استخدام بعض معدات توفير الطاقة لتقليل استهلاك الطاقة أثناء التشغيل.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن تركيب الألواح الشمسية على قمة عمود الشحن، مثل وضع "قبعة شمسية" عليه. يتيح ذلك لعمود الشحن استخدام الطاقة الشمسية للشحن الذاتي، مما يقلل من اعتماده على الوقود الأحفوري التقليدي مثل الفحم والنفط.

تحتاج هذه التصميمات إلى دراسة متأنية بدءًا من المظهر الخارجي وصولاً إلى النظام الداخلي لعمود الشحن. بهذه الطريقة، لا يمكن لعمود الشحن توفير خدمات شحن مريحة فحسب، بل يضمن أيضًا استخدامنا الآمن والمستقر للكهرباء، ويسهل صيانته. علاوة على ذلك، فإن صداقته للبيئة تساهم في حماية كوكبنا.

بالنظر إلى المستقبل، ستعزز أعمدة الشحن الذكية والصديقة للبيئة حياتنا.