مع الانتشار السريع للسيارات الكهربائية (EVs) في السنوات الأخيرة، اجتذبت أكوام الشحن بالتيار المستمر (أكوام الشحن السريع)، باعتبارها البنية التحتية الحيوية للتجديد السريع للطاقة، اهتمامًا واسع النطاق لتكوينها الفني ومبادئ عملها. ومن بين مكوناتها الأساسية، أجهزة قياس الطاقة بالتيار المستمر بمثابة جهاز قياس لا غنى عنه، ويلعب دورًا محوريًا في عملية الشحن. لفهم سبب وجوب تجهيز أكوام الشحن بالتيار المستمر بعدادات مخصصة لطاقة التيار المستمر بدلاً من عدادات طاقة التيار المتردد التقليدية، يلزم إجراء تحليل متعمق من وجهات نظر متعددة، بما في ذلك مبادئ الشحن ودقة القياس والتشغيل التجاري.

1. تحدد مبادئ الشحن لتحويل AC-DC نقطة القياس

تتمثل الوظيفة الأساسية لكومة الشحن بالتيار المستمر في تحويل ونقل الطاقة الكهربائية بأشكال مختلفة. الطاقة التي توفرها الشبكة لكومة الشحن هي تيار متردد (AC)، بينما تقبل بطارية طاقة السيارة الكهربائية التيار المباشر (DC) وتخزنه. لذلك، يجب أن يستخدم الهيكل الداخلي لكومة الشحن أولاً وحدات تحويل التيار المتردد/المستمر مثل المقومات ووحدات الطاقة لتحويل التيار المتردد المدخل إلى تيار مستمر يتوافق مع خصائص الجهد والتيار للبطارية. فقط بعد عملية التحويل هذه يتم توصيل الطاقة الكهربائية إلى واجهة شحن السيارة الكهربائية. إن استخدام عداد طاقة التيار المتردد للقياس بعد هذا التحويل سيكون خاطئًا مثل استخدام عداد المياه الخام لقياس حجم مياه الشرب النقية بعد الترشيح.

يتم توصيل عدادات طاقة التيار المستمر على التوالي في دائرة خرج التيار المستمر بعد المقوم، حيث يتم قياس طاقة التيار المستمر المحولة مباشرة والتي على وشك شحنها في البطارية. يضمن مبدأ "القياس حيث يتم استهلاك الطاقة" الاتساق بين الجسم المُقاس والطاقة الفعلية المستهلكة، مما يضع الأساس المادي للقياس العادل.

2. مطلب حتمي لضمان تسوية التجارة العادلة والدقة العالية

وباعتبارها مرافق تشغيل تجارية، فإن دقة بيانات قياس الطاقة من أكوام الشحن تؤثر بشكل مباشر على المصالح الاقتصادية لكل من المشغلين والمستهلكين. يتميز الشحن بالتيار المستمر عادةً بقدرة عالية، ومدة شحن قصيرة، وتكاليف شحن فردية عالية، وبالتالي يفرض متطلبات صارمة للغاية على دقة القياس.

أجهزة قياس الطاقة بالتيار المستمر تم تصميمها ومعايرتها خصيصًا لقياس معلمات التيار المستمر. يمكنهم قياس جهد التيار المستمر والتيار مباشرة دون تحويل إضافي، وبالتالي حساب الطاقة واستهلاك الطاقة التراكمي، وتقليل أخطاء القياس التي تحدثها الوصلات الوسيطة.

بالإضافة إلى ذلك، يتم تنظيم عملية شحن المركبات الكهربائية ديناميكيًا بواسطة نظام إدارة البطارية (BMS)، مما يؤدي إلى تقلبات واسعة في الجهد والتيار (على سبيل المثال، يمكن أن يتراوح التيار من عدة أمبيرات إلى مئات الأمبيرات). تم تصميم عدادات طاقة التيار المستمر الاحترافية لتتوافق مع هذه الخاصية، بالاعتماد على مستشعرات تيار خطية عالية (مثل مستشعرات Hall ذات الحلقة المغلقة أو التحويلات الدقيقة) وADCs عالية السرعة وعالية الدقة (المحولات التناظرية إلى الرقمية) لتحقيق ممتاز دقة القياس عبر نطاق ديناميكي واسع. يعد الحفاظ على الدقة طوال عملية الشحن بأكملها - بدءًا من الشحن المتقطع إلى شحن الطاقة القصوى - هو الضمان الفني الأساسي لبناء ثقة المستهلك وتجنب نزاعات التسوية. يعد هذا أيضًا مطلبًا عالميًا محددًا في لوائح المترولوجية العالمية، مع معايير واضحة موضحة في المعايير الدولية مثل IEC 62053-41 للقياسات الثابتة. أجهزة قياس الطاقة بالتيار المستمر .

3. مؤسسة البيانات لمراقبة النظام والإدارة الذكية

لقد تطورت الإدارة التشغيلية لأكوام الشحن DC الحديثة إلى ما هو أبعد من وظائف الشحن الأساسية، حيث انتقلت نحو الذكاء والشبكات. في هذه العملية، توفر عدادات الطاقة التي تعمل بالتيار المستمر أكثر بكثير من مجرد قراءة نهائية لاستهلاك الطاقة. باعتبارها وحدات قياس دقيقة، يمكنها مراقبة المعلمات الكهربائية الرئيسية في الوقت الفعلي على جانب التيار المستمر، بما في ذلك جهد الخرج وتيار الخرج والطاقة اللحظية وجودة الطاقة (مثل التموج).

تشكل هذه البيانات في الوقت الفعلي "النظام الحسي" للإدارة الذكية لأكوام الشحن. يمكن لمنصة إدارة التشغيل الاستفادة من هذه البيانات لتقييم استقرار عملية الشحن، وإجراء تشخيص الأخطاء اللازم والإنذار المبكر (على سبيل المثال، تشغيل عمليات إيقاف التشغيل الوقائية في حالة اكتشاف الجهد الزائد أو التيار الزائد). والأهم من ذلك، أن هذه البيانات بمثابة الأساس الحاسم لتحقيق التوزيع الديناميكي للطاقة بين مسدسات الشحن المتعددة في المحطة، وتحسين منحنيات الشحن لإطالة عمر البطارية، وإجراء تحليل مكرر لكفاءة الطاقة، والتحضير للقياس في أنظمة تدفق الطاقة ثنائية الاتجاه المستقبلية من مركبة إلى شبكة (V2G). بدون البيانات الدقيقة لجانب التيار المستمر التي توفرها عدادات طاقة التيار المستمر، ستعمل أكوام الشحن كمشغلات "الصندوق الأسود"، مما يؤدي إلى تنازلات كبيرة في سلامتها وكفاءتها الاقتصادية ومستوى ذكائها.

الاستنتاج

ضرورة الاستخدام أجهزة قياس الطاقة بالتيار المستمر يتم تحديد أكوام الشحن في التيار المستمر بشكل مشترك من خلال مبدأ العمل الأساسي من AC إلى DC، والمتطلبات الصارمة لتسوية التجارة العادلة، والاحتياجات المتعمقة لإدارة التشغيل الذكية. لا تعمل عدادات الطاقة DC فقط باعتبارها "المقياس القياسي" للشحن العادل ولكن أيضًا باعتبارها "جهاز مراقبة" لضمان التشغيل الآمن والمستقر للنظام، والأهم من ذلك، باعتبارها "حجر الزاوية للبيانات" الذي يدعم النظام البيئي للشحن الذكي المستقبلي. مع تقدم تكنولوجيا الشحن السريع نحو الشحن فائق السرعة (> 350 كيلوواط) وحتى الشحن على مستوى الميغاواط، فإن القياس الدقيق والموثوقية العالية لأجهزة قياس طاقة التيار المستمر في ظل مستويات طاقة أعلى وظروف تشغيل أكثر تعقيدًا سيصبح حيويًا بشكل متزايد ولا يمكن استبداله.