Historique du développement de l'industrie des pieux de chargement

Avec la croissance rapide du nombre de véhicules à énergie nouvelle, la construction d'infrastructures de recharge est devenue un lien essentiel pour soutenir le développement industriel. Selon les données de l'administration nationale de l'énergie, d'ici à la fin 2024, le nombre de bornes de recharge dans tout le pays aura dépassé les 8 millions, dont la proportion de bornes de recharge rapide à courant continu continue d'augmenter. Les piles de recharge à courant continu sont devenues le choix principal pour les scénarios de recharge publique en raison de leur vitesse de recharge rapide (généralement jusqu'à 80% en 30 minutes).

Dans la pile de charge à courant continu, la détection du courant est le maillon essentiel pour obtenir un comptage précis de la puissance, ce qui est directement lié à l'équité du règlement des frais de charge et à l'expérience de l'utilisateur. Dans cet article, nous discuterons des exigences techniques de la détection de courant et du schéma d'application de shunt dans les piles de charge à courant continu.

I. Principe de fonctionnement de la pile de chargement à courant continu

1.1 Composants du système

La borne de recharge CC se compose principalement des éléments suivants :

• Module de redressement :Convertit le courant alternatif triphasé en courant continu
• Modules convertisseurs DC-DC :Réglage de la tension de sortie pour répondre aux besoins des différents véhicules
• Module de mesure :Mesure précise de la puissance de charge
• Contrôleur de charge :Communique avec le système de gestion du véhicule pour contrôler le processus de charge.
• Interface homme-machine :Affichage des informations sur la charge, prise en charge du paiement et autres fonctions

1.2 Processus de chargement

Le processus de charge CC est généralement divisé en plusieurs étapes : précharge à courant constant, charge rapide à courant constant, charge à tension constante et charge d'entretien. Lors de la phase de charge rapide à courant constant, le courant peut atteindre des centaines d'ampères, ce qui soumet les composants de détection de courant à des exigences élevées.

II - Exigences techniques pour le comptage de l'électricité

2.1 Exigences des normes réglementaires

En tant qu'équipement de règlement commercial, les bornes de recharge pour VE doivent être conformes aux réglementations métrologiques nationales. Les principales normes sont les suivantes

• JJG 1148-2018 "Spécification pour l'inspection des pieux de chargement en courant alternatif des véhicules électriques
• JJG 1149-2018 "Spécification d'inspection des chargeurs de véhicules électriques non montés sur véhicule
• GB/T 29318-2012 Electric energy metering for non-vehicle-mounted chargers for electric vehicles (Mesure de l'énergie électrique pour les chargeurs de véhicules électriques non montés sur le véhicule)

Selon les normes susmentionnées, le niveau de précision de la mesure de la puissance des piles de charge à courant continu devrait atteindre 1,0 niveau, et certains produits haut de gamme peuvent atteindre 0,5 niveau.

2.2 Exigences en matière d'adaptation à l'environnement

Les piles de chargement sont généralement installées dans des environnements extérieurs ou semi-extérieurs et doivent fonctionner correctement dans les conditions suivantes :

• Température de fonctionnement : -40℃~+70℃
• Humidité relative : ≤95%RH (sans condensation)
• Anti-interférence électromagnétique : conforme aux normes de la série GB/T 17626

Troisièmement, l'application du shunt dans la pile de chargement

3.1 Points pour le choix d'un shunt

Les facteurs suivants doivent être pris en compte pour la sélection des shunts pour les pieux de charge à courant continu :

Courant nominal :Le choix se fait en fonction de la puissance nominale de la pile de chargement. Prenons l'exemple d'une pile de suralimentation de 240 kW, le courant de sortie maximal est d'environ 600 A, le courant nominal du shunt doit être de 750 A ou 1000 A.

Valeur de résistance :Les valeurs typiques sont comprises entre 50μΩ et 200μΩ. Les valeurs de résistance sont sélectionnées en équilibrant la précision de la mesure et la consommation d'énergie.

Coefficient de température :Les matériaux à faible TCR (≤±50ppm/°C) doivent être sélectionnés pour garantir la précision des mesures sur une large gamme de températures.

Méthode de montage :En fonction de la structure interne de la pile de chargement, il est possible de procéder à un montage par boulons, à un montage par soudure ou à un montage sur circuit imprimé.

3.2 Programme de comptage intégré

Afin de simplifier la conception des piles de chargement, des compteurs d'énergie à courant continu dotés d'un shunt intégré et d'une puce de mesure sont désormais disponibles sur le marché. Prenons l'exemple d'un compteur d'énergie à courant continu intégré de marque 300A, dont les caractéristiques sont les suivantes

• Shunt de haute précision intégré, pas besoin de transformateur de courant externe
• Précision de la mesure à 1,0 grade
• Prise en charge de plusieurs protocoles de communication (Modbus-RTU, DL/T 645, etc.)
• Taille compacte pour une intégration facile de la borne de recharge

3.3 Points d'installation et de câblage

Il convient de noter l'installation du shunt dans la pile de chargement :

• Options de localisation :Installation sur le côté négatif du circuit de sortie de charge, loin des sources de chaleur
• Résistance de contact :Veillez à ce que les rangées de cuivre soient fermement connectées afin de réduire la résistance de contact.
• Câblage de la ligne d'échantillonnage :Le câble d'échantillonnage doit être éloigné des câbles d'alimentation, utiliser un câble blindé torsadé.
• Conception thermique :Laissez suffisamment d'espace pour la dissipation de la chaleur et ajoutez des dissipateurs de chaleur si nécessaire.

IV. défis et contre-mesures en matière de mesure de l'énergie électrique pour les pieux de chargement

4.1 Mesure dynamique du courant

Pendant le processus de charge, le courant n'est pas une valeur constante, mais change continuellement en fonction de l'état de charge. En particulier lors du démarrage, de l'arrêt et du changement de mode de charge, le courant change plus radicalement. Le système de détection du courant doit être suffisamment dynamique pour saisir avec précision ces changements.

4.2 Effets harmoniques

Le courant harmonique généré par le redresseur de la pile de charge affecte la précision de la mesure de la puissance. Le système de mesure doit avoir une certaine capacité d'analyse des harmoniques, ou supprimer l'influence des harmoniques par le filtrage et d'autres moyens.

4.3 Compensation de la dérive de température

Les piles de chargement extérieures sont confrontées à une large gamme de variations de température. Un shunt de haute qualité présente lui-même des caractéristiques de faible dérive de température, et peut en même temps être intégré à un capteur NTC pour surveiller la température du shunt, la compensation en temps réel dans le logiciel, afin d'améliorer encore la précision de la mesure.

V. La suralimentation et les tendances futures

5.1 Développement de la technologie de suralimentation

Afin de raccourcir le temps de charge, la technologie de suralimentation se développe rapidement. La plate-forme haute tension de 800 V et la technologie de suralimentation à refroidissement liquide permettent à la puissance de charge de dépasser 480 kW, voire plus, et le courant de charge peut atteindre plus de 600A. La capacité de puissance et la conception de la dissipation thermique du shunt sont donc soumises à des exigences plus élevées.

5.2 Intelligent et connecté

Les futures piles de recharge seront plus intelligentes et connectées au réseau. Les données de mesure seront synchronisées en temps réel avec la plateforme en nuage, ce qui permettra la surveillance à distance, le diagnostic des pannes et la maintenance prédictive. La fiabilité et la stabilité du shunt, en tant qu'élément de mesure clé, sont essentielles.

remarques finales

Le comptage de la puissance est l'une des fonctions principales des piles de chargement, et la performance du shunt, en tant qu'élément clé de la détection du courant, affecte directement la précision du comptage et l'expérience de l'utilisateur. Safran a développé une série de produits de shunt de haute précision pour les applications de piles de chargement, caractérisés par une faible dérive de température, une grande stabilité, une intégration facile, etc., qui ont été utilisés par un certain nombre d'entreprises nationales de piles de chargement.