كيفية اختيار عداد الطاقة لشحن المركبات الكهربائية: AC وDC وMID وModbus

1. مقدمة

اختيار عداد طاقة شحن EV هو قرار على مستوى النظام يتضمن قياس التيار المتردد أو التيار المباشر، وبنية الاستشعار الحالية، وظروف التثبيت، وواجهات الاتصال والبروتوكولات، والتطبيق المقصود.

يعتمد أداء قياس شحن المركبات الكهربائية على التصميم الكهربائي وحدود القياس وطريقة الاستشعار وتكامل النظام بدلاً من العداد وحده.

2. أنواع عدادات الطاقة المستخدمة في شحن السيارات الكهربائية

يمكن تصنيف عدادات طاقة شحن المركبات الكهربائية حسب مبدأ القياس وطريقة الاستشعار ونموذج التثبيت.

2.1 عدادات الطاقة المتصلة مباشرة

تقوم العدادات المتصلة مباشرة بقياس التيار من خلال المحطات الداخلية لجهاز القياس.

يتم استخدامها حيث يظل تيار الشحن ضمن نطاق الاتصال المباشر المقدر لجهاز القياس.

تشمل اعتبارات الاختيار ما يلي:

• الحد الأقصى للتصنيف الحالي
• ارتفاع درجة الحرارة الطرفية
• حجم الموصل وظروف التثبيت
• متطلبات الدقة

2.2 عدادات الطاقة التي تعمل بتقنية CT

تعمل أجهزة القياس بالأشعة المقطعية على قياس التيار من خلال محولات التيار الخارجية.

يتم استخدامها عندما يتجاوز التيار نطاق الاتصال المباشر.

تشمل اعتبارات الاختيار ما يلي:

• نسبة الأشعة المقطعية
• فئة دقة الأشعة المقطعية
• عبء
• الأسلاك الثانوية
• رسم خرائط المرحلة
• دقة كاملة لسلسلة قياس العدادات والأشعة المقطعية

2.3 عدادات طاقة التيار المستمر المعتمدة على التحويلة

تستخدم أجهزة القياس المعتمدة على التحويلة عنصرًا مقاومًا دقيقًا لقياس تيار التيار المستمر.

يتم استخدامها في بنيات الشحن DC حيث تم تصميم إلكترونيات التحويل والقياس كنظام مطابق.

الدقة تعتمد على:

• فئة التحويلة
• خصائص درجة الحرارة
• تصميم التثبيت
• المعايرة
• مطابقة تحويلة متر

2.4 معماريات استشعار تأثير هول

يستخدم استشعار تأثير هول قياس المجال المغناطيسي لتوفير الإشارات الحالية لقياس الإلكترونيات.

اعتمادًا على التصميم، قد يوفر عزلًا كلفانيًا وقياسًا ثنائي الاتجاه.

تشمل اعتبارات الاختيار ما يلي:

• الانجراف الأوفست
• استقرار درجة الحرارة
• حساسية المجال المغناطيسي الخارجي
• عرض النطاق الترددي
• تصنيف العزلة
• مطابقة المستشعر بالعداد

3. AC مقابل DC مقياس الطاقة التحديد

3.1 مقياس طاقة التيار المتردد s

تقيس عدادات التيار المتردد الطاقة النشطة للتيار المتردد عند نقطة محددة في دائرة شحن التيار المتردد أو عند مدخل التيار المتردد لمعدات الشحن.

يتم استخدامها على نطاق واسع في تطبيقات الشحن السكنية وأماكن العمل والوجهات وتطبيقات شحن التيار المتردد التجارية.

3.2 مقياس الطاقة العاصمة s

تقيس عدادات التيار المستمر طاقة التيار المستمر عند نقطة محددة على جانب التيار المستمر لمعدات الشحن.

يتم استخدامها في:

• أنظمة الشحن السريع بالتيار المستمر
• تتكامل بنيات EVSE التي تعمل بالتيار المستمر أو المقترنة بالتيار المستمر مع تخزين الطاقة، حيث يلزم قياس جانب التيار المستمر
• جانب السيارة أو جانب الإخراج أو قياس طاقة التيار المستمر الداخلي

تمثل عدادات التيار المستمر والتيار المتردد كميات كهربائية مختلفة وحدود طاقة مختلفة.

4. مرحلة واحدة مقابل اختيار ثلاث مراحل

4.1 عدادات أحادية الطور

يستخدم في شحن السيارات الكهربائية السكنية وتطبيقات التيار المتردد منخفضة الطاقة.

4.2 متر ثلاثي الطور

يستخدم في شحن التيار المتردد عالي الطاقة حيث يتوفر مصدر ثلاثي الطور.

يتم استخدامها بشكل شائع في بيئات شحن المركبات الكهربائية التجارية.

5. تقييم مطابقة العدادات، MID وMI-011

عندما يتم استخدام قياس الطاقة للفوترة المنظمة، يجب تأكيد متطلبات القياس القانوني المعمول بها للسوق المستهدف.

بموجب قواعد القياس في الاتحاد الأوروبي، يتم تغطية عدادات الطاقة الكهربائية النشطة بموجب MI-003. يقدم التوجيه (الاتحاد الأوروبي) 2026/706 MI-011 لأنظمة القياس الخاصة بـ EVSE .

يجب على الدول الأعضاء في الاتحاد الأوروبي تطبيق التدابير الوطنية التي تنقل التوجيه (الاتحاد الأوروبي) 2026/706 من 10 أكتوبر 2028 . ويجب على الشركات المصنعة أيضًا تأكيد المتطلبات الوطنية الحالية وأي أحكام انتقالية تنطبق على الأدوات المطروحة في السوق قبل ذلك التاريخ.

قد يوفر عداد الطاقة الكهربائية النشط الذي تم إكمال إجراء تقييم المطابقة المعمول به بنجاح وظائف قياس ضمن نظام قياس EVSE. ويمكن أخذ نتائج التقييم الخاصة به في الاعتبار أثناء تقييم النظام، ولكنها لا تثبت توافق MI-011 مع نظام القياس EVSE الكامل.

يجب على مصنعي EVSE التأكد من:

• نموذج العداد ونطاق تقييم المطابقة
• نقطة القياس الفيزيائية
• نقطة النقل المحددة (حيث ينطبق MI-011)
• قياس التيار المتردد أو العاصمة
• إصدارات البرامج الثابتة والأجهزة
• تكوين الكابل والموصل
• وظائف عرض البيانات ومعالجتها
• متطلبات السوق المستهدفة
• التنفيذ المطبق والتواريخ الانتقالية
• مسار تقييم النظام الكامل

في الوثائق الفنية، يكون من الأكثر دقة الإشارة إلى حالة تقييم المطابقة المطبقة لجهاز القياس ونطاق الشهادة بدلاً من المصطلح التسويقي العام "جهاز قياس متوافق مع MID".

6. واجهات وبروتوكولات الاتصال

قد توفر عدادات شحن المركبات الكهربائية واجهات وبروتوكولات اتصال مختلفة وفقًا لمتطلبات النظام.

واجهات مادية

• RS485
• إيثرنت
• واجهات أخرى خاصة بالمشروع

بروتوكولات التطبيق

• مودبوس RTU عبر RS485
• Modbus TCP عبر الإيثرنت (حيثما يكون مدعومًا)

مخرجات أخرى

• إخراج النبض

يتيح Modbus الاتصال المحلي بين جهاز القياس ووحدة التحكم في الشاحن أو البوابة.

يجب التحقق من التوافق بناءً على:

• تسجيل الخرائط
• أنواع البيانات
• البايت وترتيب الكلمات
• عوامل التحجيم
• الوحدات
• معالجة
• إصدارات البرامج الثابتة وخريطة التسجيل
• تنفيذ وحدة التحكم
• سلوك المهلة وإعادة المحاولة
• اتفاقيات سجل الاستيراد/التصدير

قد تنقل محطة الشحن بيانات العداد المحددة إلى نظام CSMS عبر OCPP .

يعمل Modbus وOCPP في طبقات اتصال مختلفة ولا ينبغي اعتبارهما قابلين للتبادل.

7. قائمة مراجعة اختيار عداد الطاقة لشحن المركبات الكهربائية

قبل اختيار جهاز القياس، تأكد مما يلي:

• بنية الشحن: تيار متردد أو تيار مستمر
• نقطة القياس الفيزيائية: input, circuit, internal or DC output
• نقطة النقل المحددة (حيث ينطبق MI-011)
• القياس المطلوب: طاقة التيار المتردد النشطة أو طاقة التيار المستمر
• تكوين المرحلة: مرحلة واحدة أو ثلاث مراحل
• طريقة القياس الحالية: مباشرة، CT، تحويلة أو على أساس الاستشعار
• نطاق الجهد والتيار
• متطلبات الاستيراد والتصدير أو ثنائية الاتجاه
• القيم المقاسة المطلوبة
• دقة جهاز القياس، وحيثما أمكن، استكمال متطلبات دقة سلسلة القياس أو نظام القياس
• مساحة التثبيت والظروف البيئية
• واجهة الاتصال والبروتوكولات
• تسجيل الخريطة وأنواع البيانات والوحدات والقياس
• معدل تحديث العداد ومتطلبات استقصاء وحدة التحكم
• إصدارات الأجهزة والبرامج الثابتة والتكوين
• تقييم المطابقة أو نطاق الشهادة
• متطلبات القياس القانوني للسوق المستهدف
• اختبار التكامل من جهاز قياس إلى جهاز تحكم

يجب اختيار العداد فقط بعد تحديد حدود الطاقة المطلوبة والاستخدام المقصود.

8. الأخطاء الشائعة في اختيار عداد شحن السيارة الكهربائية

تشمل الأخطاء الشائعة ما يلي:

• اختيار العداد دون تحديد نقطة القياس
• معالجة طاقة مدخلات التيار المتردد على أنها تعادل مخرجات التيار المستمر أو الطاقة من جانب السيارة
• استخدام قياس إدخال التيار المتردد كبديل لمخرج التيار المستمر المطلوب أو قياس جانب السيارة دون تحديد حدود القياس المقصودة أولاً
• تجاوز حدود تيار الاتصال المباشر
• نسبة التصوير المقطعي المحوسب أو فئة الدقة أو العبء غير صحيحة
• تجاهل قطبية التصوير المقطعي أو رسم خرائط الطور أو الأسلاك الثانوية
• تجاهل سلوك درجة حرارة التحويلة ومطابقة العداد للتحويل
• بافتراض أن استشعار تأثير هول يضمن تلقائيًا الدقة أو أداء العزل
• بافتراض أن Modbus يضمن توافق وحدة التحكم
• بافتراض أن العداد المستخدم لمراقبة التشغيل مناسب تلقائيًا للبنية المتعلقة بالفوترة
• تجاهل البرامج الثابتة وخريطة التسجيل وإصدارات التكوين
• الفشل في اختبار جهاز القياس ومكونات الاستشعار والأسلاك ورسم خرائط البيانات ووحدة التحكم في الشاحن كسلسلة قياس متكاملة

9. سيناريوهات التطبيق

تستخدم عدادات طاقة شحن السيارات الكهربائية في:

• محطات شحن السيارات الكهربائية السكنية
• مواقف السيارات التجارية وأنظمة شحن الوجهة
• محطات الشحن السريع على الطرق السريعة
• البنية التحتية لشحن الأسطول
• أنظمة EVSE متكاملة مع تخزين الطاقة
• أنظمة شحن المركبات الكهربائية المدمجة مع المباني الذكية أو منصات إدارة الطاقة

10. الاستنتاج

اختيار EV charging energy meter requires alignment between electrical architecture, physical metering point, measurement method, installation conditions, communication interfaces and protocols, and intended application.

لا يوجد عداد عالمي لجميع سيناريوهات شحن السيارات الكهربائية.

يدعم الاختيار الصحيح القياس الدقيق والتكامل المستقر للنظام والتشغيل الموثوق عند دمجه مع التثبيت الصحيح والتكوين واختبار النظام.

إذا كنت تخطط لمشروع EV وتحتاج إلى الدعم في اختيار بنية القياس الصحيحة، فإن YTL توفر لك الدعم الكامل حل قياس شحن السيارة الكهربائية يغطي اختيار أجهزة قياس التيار المتردد والتيار المستمر، وتكامل الاتصالات، والتقييم الفني الخاص بالمشروع للمساعدة في ضمان مطابقة جهاز القياس المناسب لمتطلبات النظام لديك.

11. دعم YTL

توفر شركة Zhejiang Yongtailong Electronic Co., Ltd. (YTL) منتجات قياس طاقة التيار المتردد والتيار المستمر لتطبيقات شحن المركبات الكهربائية، بما في ذلك عدادات السكك الحديدية DIN ووحدات القياس المدمجة وخيارات تمكين الاتصال وفقًا للطراز المحدد.

YTL يمكن أن تدعم:

• اختيار النموذج الأولي على أساس بنية النظام
• مراجعة النطاق الكهربائي وهندسة الاستشعار
• تأكيد خيار الاتصال
• مراجعة خريطة التسجيل
• اختبار العينة
• مراجعة التكامل من جهاز قياس إلى جهاز تحكم
• مناقشة فنية خاصة بالمشروع

تختلف قدرات المنتج حسب الطراز والأجهزة والبرامج الثابتة والتكوين وواجهة الاتصال ونطاق تقييم المطابقة. يجب تأكيد الملاءمة للفوترة المنظمة أو الاستخدام ضمن مشروع نظام قياس MI-011 EVSE وفقًا للعداد المحدد وبنية الاستشعار والسوق المستهدف ومسار تقييم النظام الكامل.