I. الزامات فنی ایستگاه‌های شارژ

ایستگاه‌های شارژ به عنوان "پمپ بنزین" برای خودروهای برقی عمل می‌کنند. سه نوع اصلی وجود دارد: ایستگاه‌های شارژ AC، ایستگاه‌های شارژ DC و ایستگاه‌های شارژ یکپارچه AC/DC که قادر به شارژ AC و DC هستند.

ایستگاه‌های شارژ DC درست مانند "رستوران‌های فست فود" در بزرگراه‌ها هستند. آنها شارژ سریع را ارائه می‌دهند و برای نصب در مکان‌هایی مانند بزرگراه‌ها و ایستگاه‌های شارژ اختصاصی مناسب هستند. این امر به خودروهای برقی اجازه می‌دهد تا به سرعت "سوخت‌گیری" کرده و سفر خود را از سر بگیرند.

پست‌های شارژ AC مانند «فروشگاه‌های راحتی» در جوامع هستند. اگرچه با سرعت کمی شارژ می‌کنند، اما بسیار راحت هستند. آنها معمولاً در مناطق مسکونی، پارکینگ‌ها، فضاهای پارک حاشیه‌ای جاده و مناطق خدماتی بزرگراه‌ها نصب می‌شوند و به افراد امکان می‌دهند وسایل نقلیه خود را در هر زمان و مکانی شارژ کنند.

پست‌های شارژ مدرن بسیار هوشمند و قادر به «ارتباط» هستند. با این حال، آنها به صورت تصادفی ارتباط برقرار نمی‌کنند؛ در عوض، از یک «پروتکل» به نام OCPP1.6 پیروی می‌کنند. این «پروتکل» مانند یک «قانون زبان» مشترک است که «ارتباط» یکپارچه را بین پست‌های شارژ، خودروهای برقی و سیستم‌های مدیریت ایستگاه شارژ امکان‌پذیر می‌سازد.

همانطور که در حین مکالمه نیاز داریم از زبانی استفاده کنیم که دیگران بتوانند بفهمند، ایستگاه‌های شارژ نیز باید مطابق با این قانون ارتباط برقرار کنند. به این ترتیب، خودروهای برقی می‌توانند میزان شارژ مناسب را تعیین کنند و سیستم مدیریت ایستگاه شارژ می‌تواند عملیات ایستگاه‌های شارژ را نظارت کند. در نتیجه، همه می‌توانند برای اطمینان از فرآیند شارژ ایمن و کارآمد همکاری کنند.

علاوه بر این، این "مترجم" باید الزامات خاصی را برآورده کند، مانند ضد باران و ضد آب بودن برای جلوگیری از نقص فنی ناشی از شرایط آب و هوایی؛ همچنین باید ایمنی و عدم نشتی را تضمین کند. علاوه بر این، باید قابلیت‌های ارتباطی پایداری داشته باشد تا تماس مداوم را حفظ کرده و از "قطع ارتباط" جلوگیری کند.

به طور خلاصه، ایستگاه‌های شارژ مانند "پمپ بنزین" برای خودروهای برقی هستند. با این "مترجم"، خودروهای برقی می‌توانند راحت‌تر و ایمن‌تر شارژ شوند و قادر به پیمودن مسافت‌های طولانی‌تر باشند.

⑴ دمای محیط کار: -20℃～+50℃؛

⑵ رطوبت نسبی: ۵٪ تا ۹۵٪؛

⑶ ارتفاع: ≤ ۲۰۰۰ متر؛

⑷ مقاومت در برابر زلزله: شبیه به «آزمون شبیه‌سازی زلزله» برای تجهیزات.

تصور کنید که زمین زیر پای ما شروع به حرکت موج‌مانند می‌کند. این حرکت تصادفی نیست، شبیه به یک موج سینوسی، با حرکات متناوب به سمت بالا و پایین.

دو نوع حرکت وجود دارد. یکی نوسان جانبی به جانبی است، درست مانند امواج ملایم دریا که به صورت افقی نوسان می‌کنند. دیگری حرکت بالا و پایین است، درست مانند زمانی که از روی سرعت‌گیرها عبور می‌کنیم و ماشین بالا و پایین می‌پرد. با این حال، دامنه این حرکت بسیار بزرگتر از آن چیزی است که معمولاً با آن روبرو می‌شویم.

در طول تکان جانبی، معادل افزودن شتاب 0.3g به زمین است، که در آن "g" نشان‌دهنده شتاب گرانشی است که ما معمولاً روی زمین احساس می‌کنیم. در طول حرکت بالا و پایین، مانند افزودن شتاب 0.15g به زمین است.

علاوه بر این، این "زلزله" یک بار نمی‌آید، بلکه سه بار پشت سر هم اتفاق می‌افتد. هر بار که می‌آید، به صورت موج سینوسی به طور منظم حرکت می‌کند.

این آزمایش برای شبیه‌سازی زلزله به منظور آزمایش اینکه آیا تجهیزات می‌توانند در برابر ضربه زلزله بدون شکست مقاومت کنند، استفاده می‌شود.

در نهایت، تجهیزات باید در این "آزمایش شبیه‌سازی زلزله" عملکرد خوبی داشته باشند، یعنی بتوانند چنین "لرزشی" را تحمل کنند و توان یدکی داشته باشند. ما از یک عدد برای نمایش این توان یدکی استفاده می‌کنیم، یعنی ضریب اطمینان باید بیشتر از 1.67 باشد.

به زبان ساده، تجهیزات باید به اندازه کافی مقاوم باشند تا ایمنی را در طول "زلزله" تضمین کنند و آسیب نبینند.

⑴ سطح حفاظت از محفظه ایستگاه شارژ باید به شرح زیر باشد: IP32 برای استفاده داخلی و IP54 برای استفاده خارجی. علاوه بر این، دستگاه‌های لازم برای محافظت در برابر باران و آفتاب باید نصب شوند.

⑵ الزامات سه‌گانه (ضد رطوبت، ضد کپک و ضد اسپری نمک): برد مدار چاپی، کانکتورها و سایر اجزای مدار در شارژر باید در برابر رطوبت، کپک و اسپری نمک محافظت شوند تا شارژر بتواند به طور عادی در محیط مرطوب و شور فضای باز کار کند.

⑶ حفاظت ضد زنگ (ضد اکسیداسیون): محفظه آهنی ایستگاه شارژ و براکت‌ها و قطعات آهنی در معرض دید باید از اقدامات ضد زنگ دو لایه استفاده کنند. محفظه‌های فلزی غیر آهنی نیز باید مجهز به فیلم محافظ ضد اکسیداسیون باشند یا با ضد اکسیداسیون تیمار شوند.

⑷ محفظه دکل شارژ باید بتواند در برابر تست استحکام ضربه مشخص شده در 8.2.10 استاندارد GB 7251.3-2005 مقاومت کند.

II. ویژگی‌های ساختار محفظه دکل شارژ ورق فلزی

پیل شارژ معمولاً از بدنه پیل، سوکت شارژ، دستگاه کنترل حفاظتی، دستگاه اندازه‌گیری، دستگاه کارت‌خوان، رابط تعامل انسان و کامپیوتر و غیره تشکیل شده است، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است.

بدنه ستون شارژ از ورق فولادی کم‌کربن با ضخامت حدود ۱.۵ میلی‌متر ساخته شده است. فرآیند تولید شامل سوراخ‌کاری، خم‌کاری و جوشکاری ورق است. برخی از ستون‌های شارژ با در نظر گرفتن نیازهای حفاظت در فضای باز و عایق حرارتی، از طراحی ساختار دو لایه استفاده می‌کنند. شکل کلی محصول عمدتاً مستطیلی است و قاب به صورت یکپارچه جوش داده می‌شود. سطوح منحنی گرد در نواحی خاصی برای بهبود ظاهر زیبایی‌شناختی اضافه شده‌اند. برای اطمینان از استحکام کلی ستون شارژ، معمولاً از دنده‌های تقویتی یا صفحات تقویتی جوش داده شده استفاده می‌شود.

سطح خارجی بدنه پیل معمولاً با چراغ‌های نشانگر پنل، دکمه‌های پنل، رابط‌های شارژ و سوراخ‌های اتلاف حرارت و غیره چیده شده است. درب عقب یا کناری مجهز به قفل ضد سرقت است و بدنه پیل توسط پیچ‌های لنگر به پایه نصب ثابت می‌شود.

بست‌ها معمولاً از فولاد گالوانیزه آبکاری شده یا فولاد ضد زنگ ساخته می‌شوند. برای اطمینان از اینکه بدنه پیل شارژ دارای مقاومت در برابر خوردگی خاصی است، پیل شارژ معمولاً با پوشش پودری فضای باز یا رنگ فضای باز اسپری می‌شود تا عمر مفید آن تضمین شود.

III. طراحی ضد خوردگی بدنه پیل شارژ با ساختار ورق فلزی

⑴ ظاهر ساختار بدنه پیل شارژ نباید دارای گوشه‌های تیز باشد.

⑵ توصیه می‌شود که پوشش بالایی دکل شارژ دارای شیب بیش از ۵ درجه باشد تا از تجمع آب در قسمت بالا جلوگیری شود.

⑶ محصولات نسبتاً مهر و موم شده برای رطوبت‌زدایی از رطوبت‌گیرها استفاده می‌کنند تا از تراکم جلوگیری شود. برای محصولاتی که نیاز به دفع حرارت و سوراخ‌های دفع حرارت دارند، باید از کنترل‌کننده‌های رطوبت + بخاری‌ها برای رطوبت‌زدایی استفاده شود تا از تراکم جلوگیری شود.

⑷ پس از جوشکاری ورق فلزی، محیط بیرونی باید به طور کامل در نظر گرفته شود، جوش‌های خارجی باید به طور کامل جوش داده شوند تا استاندارد ضد آب IP54 را برآورده کنند.

⑸ برای سازه‌های جوش داده شده مهر و موم شده مانند تقویت‌کننده‌های پنل درب، اسپری نباید وارد فضای داخلی سازه مهر و موم شده شود. طراحی باید با مونتاژ پس از اسپری، یا جوشکاری با ورق‌های گالوانیزه، یا الکتروفورز پس از جوشکاری و سپس اسپری بهبود یابد.

⑹ سازه‌های جوش داده شده باید از شکاف‌های باریک و فضاهای تنگ که تفنگ اسپری نمی‌تواند وارد آن‌ها شود، اجتناب کنند.

⑺ سوراخ‌های اتلاف حرارت باید تا حد امکان به صورت قطعات طراحی شوند تا از جوش‌های باریک و لایه‌های میانی جلوگیری شود.

⑻ میله‌های قفل، لولاها و غیره که از خارج تهیه می‌شوند، باید تا حد امکان از فولاد ضد زنگ 304 ساخته شوند و زمان مقاومت در برابر اسپری نمک خنثی GB 2423.17 نباید کمتر از 96 ساعت باشد.

⑼ روش نصب پلاک نام به پرچ‌های ضد آب با هسته کشیدنی یا چسباندن تغییر می‌کند. هنگام استفاده از پیچ‌ها باید عملیات ضد آب انجام شود.

⑽ تمام بست‌ها باید با روکش آلیاژ روی-نیکل آبکاری شوند یا از فولاد ضد زنگ 304 ساخته شوند. بست‌های آلیاژ روی-نیکل باید تست اسپری نمک خنثی را به مدت 96 ساعت بدون زنگ سفید تحمل کنند. تمام بست‌های در معرض دید باید از فولاد ضد زنگ 304 ساخته شوند.

⑾ بست‌های آلیاژ روی-نیکل باید از استفاده همزمان با فولاد ضد زنگ اجتناب کنند.

⑿ سوراخ‌های نصب پایه‌های شارژ باید از قبل آماده شوند و سوراخ‌ها نباید پس از قرارگیری پایه‌های شارژ حفر شوند. سوراخ‌های ورودی در پایین پایه‌های شارژ باید با گل نسوز مهر و موم شوند تا از ورود بخار آب سطحی به بدنه پایه از طریق سوراخ‌های ورودی جلوگیری شود. پس از نصب، می‌توان از درزگیر سیلیکونی بین بدنه پایه و سکوی نصب سیمانی استفاده کرد تا آب‌بندی پایین بدنه پایه تقویت شود.

IV. بهینه‌سازی طراحی فرآیند پایه شارژ

ساختار دکل شارژ بسیار پیچیده است، با جوش‌های فراوان، لایه‌های میانی، و برخی نیمه‌بسته یا کاملاً بسته هستند. مانند بازی با بلوک‌های ساختمانی است. بین بلوک‌ها شکاف‌ها یا مکان‌های پنهانی وجود دارد که رسیدگی به آن‌ها دشوار است.

این ساختارهای پیچیده چالش‌های قابل توجهی را برای تولید دکل‌های شارژ ایجاد می‌کنند. به طور خاص، محافظت الکترواستاتیکی بر روش سنتی رنگ‌آمیزی پودری (که مانند پوشاندن "لایه ضد زنگ" بر روی دکل شارژ است) تأثیر می‌گذارد. محافظت الکترواستاتیکی مانند یک "لایه نامرئی" بر روی جوش‌ها و لایه‌های میانی عمل می‌کند و از چسبیدن پودر به این نواحی جلوگیری می‌کند. در نتیجه، این نواحی مستعد زنگ‌زدگی و آسیب هستند.

بنابراین، طراحی فرآیند دکل شارژ نیازمند دقت فراوان است. ما باید راهی پیدا کنیم تا این مکان‌های دشوار نیز "لایه ضد زنگ" را بپوشانند تا دوام و ایمنی دکل شارژ تضمین شود. برای حل این مشکل، 5 طرح طراحی فرآیند پیشنهاد شده است:

الف. سیستم پوشش پودری دولایه. آستر: پودر اپوکسی ضد خوردگی سنگین با ضخامت ۵۰ میکرومتر؛ رویه: پودر پلی استر خالص مقاوم در برابر آب و هوا با ضخامت ۵۰ میکرومتر؛ ضخامت کل: حداقل ۱۰۰ میکرومتر.

ب. سیستم پایه الکتروفورز + پوشش پودری. آستر: الکتروفورز ۲۰-۳۰ میکرومتر؛ رویه: پودر پلی استر خالص مقاوم در برابر آب و هوا با ضخامت ۵۰ میکرومتر؛ ضخامت کل: حداقل ۷۰ میکرومتر.

ج. سیستم پوشش غوطه‌وری + اسپری پودر. آستر: آستر ضد خوردگی اپوکسی پایه آب (پوشش غوطه‌وری) ۲۵-۳۰ میکرومتر؛ رویه: پودر پلی استر خالص مقاوم در برابر آب و هوا با ضخامت ۵۰ میکرومتر؛ ضخامت کل: حداقل ۸۰ میکرومتر. د. سیستم پایه الکتروفورز + پوشش پودری. آستر: الکتروفورز ۲۰-۳۰ میکرومتر؛ رویه: پودر پلی استر خالص مقاوم در برابر آب و هوا با ضخامت ۵۰ میکرومتر؛ ضخامت کل: حداقل ۷۰ میکرومتر.

هـ. سیستم پوشش غوطه‌وری + اسپری پودر. آستر: آستر ضد خوردگی اپوکسی پایه آب (پوشش غوطه‌وری) ۲۵-۳۰ میکرومتر؛ پودر: پودر پلی استر خالص مقاوم در برابر آب و هوا ۵۰ میکرومتر؛ ضخامت کل: حداقل ۸۰ میکرومتر.

نکات کلیدی طراحی سازه ایستگاه شارژ

طراحی ظاهری: طراحی ظاهری نقش حیاتی در تجربه کاربری و پذیرش ایستگاه‌های شارژ دارد. یک طراحی ظاهری خوب باید مدرن، بصری، ارگونومیک و همسو با برنامه‌ریزی شهری و زیبایی‌شناسی محیطی باشد.

مواد سازه‌ای: ایستگاه‌های شارژ نیاز به دوام و محافظت دارند. معمولاً از فلزات یا آلیاژهایی با مقاومت بالا در برابر آب و هوا استفاده می‌شود. در عین حال، طراحی ضد آب، ضد گرد و غبار و مقاوم در برابر خوردگی نیز بسیار مهم است.

سوکت شارژ مانند "ورودی انرژی" خودروهای برقی است. طراحان باید در طول طراحی آن، عوامل متعددی را در نظر بگیرند.

اولاً، سوکت باید بتواند رابط شارژ مدل‌های مختلف خودرو را «تشخیص دهد»، درست همانطور که دوشاخه‌ها و پریزهای مورد استفاده روزمره باید سازگار باشند. برندها و مدل‌های مختلفی از خودروهای برقی وجود دارند و رابط‌های شارژ آن‌ها ممکن است متفاوت باشد. بنابراین، این سوکت شارژ باید یک «سوکت جهانی» باشد که از چندین استاندارد شارژ مانند CHAdeMO، CCS، Type 2 AC و غیره پشتیبانی کند.

ثانیاً، سوکت باید کاربرپسند باشد. تصور کنید اگر جدا کردن یا وصل کردن سوکت دشوار باشد چقدر ناراحت‌کننده خواهد بود. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که کار با سوکت آسان است.

مهمتر از همه، ایمنی اولویت اصلی است. سوکت شارژ باید دارای عملکرد قفل خودکار باشد، مانند اضافه کردن یک "قفل ایمنی" به سوکت برای جلوگیری از جدا شدن تصادفی. همچنین باید مجهز به مکانیزم حفاظت ایمنی باشد، شبیه به پوشیدن یک "جلیقه ضد گلوله" برای محافظت در برابر هرگونه وضعیت غیرمنتظره در حین شارژ و اطمینان از ایمنی الکتریکی.

در نتیجه، این سوکت شارژ به عنوان یک "دستیار صمیمی" برای خودروهای برقی عمل می‌کند که هوشمند و قابل اعتماد است تا فرآیند شارژ را راحت و ایمن کند.

سیستم خنک‌کننده: ممکن است در حین شارژ گرما تولید شود، بنابراین برای اطمینان از پایداری و ایمنی تجهیزات، نیاز به طراحی یک سیستم خنک‌کننده مؤثر است. این ممکن است شامل فن‌ها، هیت سینک‌ها و غیره باشد.

سیستم توزیع برق: طراحی یک سیستم توزیع برق منطقی در داخل ایستگاه شارژ ضروری است تا از تامین متعادل برق هنگام کار همزمان چندین نقطه شارژ اطمینان حاصل شود و از بارگذاری بیش از حد شبکه برق جلوگیری گردد.

طراحی ایمنی: ایستگاه‌های شارژ باید ایمنی کاربران را در نظر بگیرند، از جمله طراحی ضد شوک الکتریکی، ایمنی در برابر آتش‌سوزی، حفاظت در برابر صاعقه و غیره. علاوه بر این، ایستگاه‌های شارژ باید دارای عملکردهای ایمنی مانند حفاظت در برابر اضافه بار، حفاظت در برابر دما و حفاظت در برابر اتصال کوتاه باشند.

سیستم الکترونیکی هوشمند: برای ارتقاء سطح هوشمندی ایستگاه‌های شارژ، نیاز به نصب سیستم‌های الکترونیکی پیشرفته است که شامل شناسایی کاربر، سیستم‌های پرداخت، نظارت از راه دور و عملکردهای تشخیص خطا می‌شود.

سیستم مدیریت کابل: مدیریت کابل‌های ایستگاه شارژ نیز یک نکته کلیدی در طراحی است. مسائلی مانند نگهداری کابل، ضد آب بودن، ضد سرقت بودن و نگهداری آسان باید در نظر گرفته شوند.

قابلیت نگهداری: با توجه به اینکه ایستگاه‌های شارژ معمولاً برای مدت طولانی کار می‌کنند، نگهداری آسان یک جنبه مهم طراحی است. طراحی ماژولار و نظارت از راه دور بر خطا می‌تواند قابلیت نگهداری ایستگاه‌های شارژ را بهبود بخشد.

ایستگاه‌های شارژی که اکنون در مورد آنها صحبت می‌کنیم، نه تنها باید برای ما در شارژ خودروهای برقی راحت باشند، بلکه باید "کارشناسان دوستدار محیط زیست" نیز باشند.

همانطور که ما در زندگی روزمره صرفه‌جویی در مصرف آب و برق را ترویج می‌کنیم، ایستگاه‌های شارژ نیز باید به گونه‌ای طراحی شوند که انرژی‌کارآمدتر و سازگارتر با محیط زیست باشند. به عنوان مثال، می‌توان از برخی تجهیزات صرفه‌جویی در انرژی برای کاهش مصرف برق در حین کار استفاده کرد.

علاوه بر این، پنل‌های خورشیدی را می‌توان بر روی قسمت بالایی دکل شارژ نصب کرد، مانند قرار دادن یک "کلاه خورشیدی" بر روی آن. این امر به دکل شارژ اجازه می‌دهد تا از انرژی خورشیدی برای شارژ خود استفاده کند و وابستگی آن را به سوخت‌های فسیلی سنتی مانند زغال سنگ و نفت کاهش دهد.

این طرح‌ها باید با دقت از ظاهر گرفته تا سیستم داخلی دکل شارژ مورد بررسی قرار گیرند. به این ترتیب، دکل شارژ نه تنها می‌تواند خدمات شارژ راحت را ارائه دهد، بلکه استفاده ایمن و پایدار ما از برق را تضمین می‌کند و نگهداری آن آسان است. علاوه بر این، سازگاری آن با محیط زیست به حفاظت از سیاره ما کمک می‌کند.

با نگاه به آینده، دکل‌های شارژ که هم هوشمند و هم سازگار با محیط زیست هستند، زندگی ما را بهبود خواهند بخشید.