مع الاعتماد السريع للسيارات الكهربائية في السوق، أصبحت كفاءة الشحن بمثابة عنق الزجاجة الحاسم في تطور الصناعة. على عكس التزود بالوقود التقليدي للمركبات التي تعمل بالبنزين، والذي يعد سريعًا ومريحًا، غالبًا ما تستغرق طرق شحن المركبات الكهربائية التقليدية وقتًا طويلاً، مما يؤدي إلى "القلق من المدى" المتكرر بين السائقين.

ظهرت محطات تبديل البطاريات كحل بديل فعال. ومن خلال استبدال البطاريات المستنفدة بأخرى مشحونة بالكامل، تتيح محطات التبديل إمكانية "إعادة الشحن السريع" في غضون 3 دقائق، وهو ما يشبه إعادة تزويد سيارة تعمل بالبنزين بالوقود. تتضمن العملية، بما في ذلك إزالة البطارية واستبدالها والدفع، بضع خطوات بسيطة فقط، مما يجعلها سريعة ومريحة.

بدعم من وحدات الإدخال/الإخراج عن بعد من Decowell، تعمل أنظمة محطات التبديل باستقرار أكبر وأوقات استجابة أسرع، مما يدفع تطوير النقل الأخضر وإدارة الطاقة الذكية، ويضخ زخمًا جديدًا في بناء مستقبل التنقل المستدام.

01 نظرة عامة على بنية نظام محطة المبادلة

يعتمد التشغيل الفعال لمحطات المبادلة على العمل المنسق لأربعة أنظمة فرعية أساسية: نظام تبديل البطاريات، ونظام الشحن، ومنصة المبادلة، ونظام التحكم.

• نظام تبديل البطارية: هذا هو قلب المحطة، وهو المسؤول عن إزالة البطاريات المستنفدة من المركبات الكهربائية ونقلها إلى مخزن البطاريات، مع إعادة تركيب البطاريات المشحونة بالكامل مرة أخرى في المركبات. وتتكون بشكل أساسي من مبادلة الروبوتات، ومنصات القفل/فتح القفل، والمكدسات، ومكونات القفل، حيث يتعامل كل منها مع استبدال البطارية، وتأمين البطاريات وفصلها، والتعامل مع البطارية، وسلامة الاتصال. أثناء التبديل، تضمن الموصلات المتعددة عالية الموثوقية، مثل موصلات الشحن السريع والتبريد السائل وواجهات تبريد المياه، عمليات فعالة وآمنة.

• نظام الشحن: يقع في الموقع، ويستخدم الشحن المركزي البطيء للتيار المتردد لإعادة شحن البطاريات المجمعة. تتميز خزائن البطارية بهياكل قوية، وقدرة على التكيف البيئي، وحماية السلامة، وآليات القفل السريع لضمان الشحن المستقر.

• منصة المبادلة: مسؤول عن تحديد موضع المركبة بدقة وعمليات التبديل، والتي تتكون عادةً من هيكل المحطة ومنصة إرساء المركبة. تشمل الأنواع الشائعة المنصات الغائرة (الحفرة)، وهي مستقرة ومستخدمة على نطاق واسع ولكن لها دورات بناء أطول وحركة محدودة، ومنصات الرفع، التي تعمل على تحسين المرونة عن طريق رفع المركبات لاستبدال البطاريات ولكنها تتطلب دقة عالية وتوافقًا مع أنظمة تعليق المركبات.

• نظام التحكم: بصفته المنسق الأساسي، يتلقى أوامر التبديل من المركبات الكهربائية، وينسق معدات المحطة، ويدير الاتصالات. تشتمل طرق تحديد الهوية على تقنية RFID الموجودة على متن الطائرة، والتعرف على لوحة الترخيص، والتعرف اليدوي، مما يضمن عمليات تبديل دقيقة.

02 التحديات الرئيسية في محطات المبادلة

• مساحة التثبيت محدودة: تصميم تخزين البطارية يتطلب معدات مدمجة. يبلغ قياس وحدات الإدخال/الإخراج عن بعد من سلسلة Decowell EX حوالي 90×67×14 مم، مما يوفر المساحة بشكل كبير ويلبي متطلبات التثبيت عالية الكثافة.

• متطلبات نقل الإشارة العالية: يتطلب التحكم المنسق عبر الأنظمة الفرعية إرسال إشارة ثابتًا وفي الوقت الفعلي. توفر سلسلة EX معالجة بيانات عالية السرعة وموثوقة لضمان التشغيل دون انقطاع.

• بيئة التداخل الكهرومغناطيسي المعقدة (EMI).: تولد المعدات عالية الطاقة والمكتظة بكثافة EMI قوية أثناء الشحن. تتوافق سلسلة EX مع معايير GB/T EMC Class A، مما يدل على قدرة ممتازة على مقاومة التداخل والتشغيل المستقر في ظل الظروف القاسية.

تتطلب محطات المبادلة وحدات إدخال/إخراج عن بعد لتلبية هذه المعايير الفنية:

• دعم الاتصالات Profinet

• حجم تركيب الإدخال والإخراج أقل من 20 سم × 15 سم

• أداء EMC يصل إلى معيار الفئة أ الوطني

• الحصول على إشارة خارجية مركزية مع وقت استجابة إجمالي أقل من 10 مللي ثانية

03 تطبيق وحدات الإدخال/الإخراج البعيدة من Decowell في محطات المبادلة

• المراقب المالي الرئيسي: سيمنز 151SP

• سيناريو التطبيق: محطات تبديل EV أوتوماتيكية ذكية

• تكوين الإدخال والإخراج: تستخدم كل محطة 13-15 وحدة إخراج إدخال عن بعد، مع 96-128 نقطة إدخال/إخراج رقمية لكل وحدة

نظرة عامة على المشروع

يستخدم مشروع محطة تبديل المركبات الكهربائية المؤتمتة بالكامل وحدات Decowell EX-210H وEX-310H للحصول على المدخلات/المخرجات الرقمية والتحكم فيها. تقوم وحدات الإدخال والإخراج هذه بإدارة الإشارات الخاصة بمنصة الرفع والآليات الدوارة المشاركة في تبديل البطارية.

تتطلب منصة الرفع وقت استجابة للإشارة أقل من 20 مللي ثانية. يعتمد تحديد موضع السيارة على أنظمة الاستشعار والرؤية، مما يضمن إزالة البطارية وتركيبها بدقة للتبديل الآمن.

المزايا الرئيسية:تتوافق منتجات Decowell Remote IO بشكل كبير مع أنظمة Siemens، مما يوفر بديلاً مستوردًا مستقرًا وفعالاً من حيث التكلفة.

04 ميزات وحدات الإدخال والإخراج عن بعد للتوسيع Decowell EX

• التواصل المستقر والاستجابة السريعة: يضمن تشغيل نظام التحكم بكفاءة

• التوافق متعدد البروتوكولات: يدعم EtherCAT، وPROFINET، وDeviceNet، وCC-Link، وEtherNet/IP، وModbus-RTU، وCC-Link IEF Basic، وما إلى ذلك.

• يدعم أنواع الإشارات المختلفة: وحدات إخراج المدخلات الرقمية والتناظرية ودرجة الحرارة والتشفير والاتصال المجاني

• هيكل مدمج: تدعم كل وحدة ما يصل إلى 32 إشارة رقمية، مما يوفر مساحة التثبيت

• قابلية توسعة قوية: محول واحد يدعم ما يصل إلى 32 وحدة IO مع الاقتراع عالي السرعة

• سهولة التركيب والصيانة: تركيب سكة DIN مع إزالة خالية من الأدوات وأسلاك طرفية