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如何成功设计您的电动汽车充电系统!

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英国电动汽车市场持续加速发展——而且,尽管面临芯片短缺,但总体上没有放缓的迹象:

疫情期间,欧洲超越中国成为全球最大的电动汽车市场,2020 年成为电动汽车创纪录的一年。

另一家汽车巨头丰田也宣布了其……到2030年,将在电动汽车电池领域投入136亿美元,并将进一步扩大其研发规模。电池驱动的电动汽车.

截至2021年6月,英国插电式混合动力汽车和纯电动汽车的销量已达到柴油车销量的85%,并且有望继续增长。到年底前完成。

这些车辆需要充电——而这正是您发挥作用的地方,您的新型电动汽车充电系统解决方案可以解决这个问题。

在规划开发方案时,选择最便宜的组件似乎是个简单的选择。然而,请注意——这可能会导致系统不可靠,而由此产生的成本将远远超过最初节省的成本。尤其需要注意的是,高质量的电源、开关组件和插座是构建可靠电动汽车充电设备 (EVSE) 的关键。电动汽车供电设备).

接下来,我们将概述成功开发电动汽车充电系统和网络所需的关键步骤。本指南将重点介绍智能充电器的开发。具体原因请点击此处查看。

你的 Desi 必备指南建立电动汽车充电系统

内容:

第一步:为什么是你?
第二步:选择哪种类型的充电器?
步骤三:选择目标
第四步:征服世界
步骤 5:电荷点的生物学
步骤 6:电动汽车充电系统软件
第七步:建立人脉
第八步:付出额外努力
结论

第一步:为什么是你?

这是你从商业角度出发首先需要问自己的问题。

机会并不等于电动汽车充电市场日趋饱和,而电动汽车充电本身也面临着巨大的成功挑战。客户在评估您的产品时一定会提出这个问题,因此,您的解决方案必须具备独特的卖点(USP)并能真正解决问题,这一点至关重要。

另一个备用空间e-shelf 白色盒子充电器数量有限,而且电动汽车充电系统是一项重大投资,因此创新方法非常重要。

对某些公司而言,差异化因素更多地在于其市场进入策略,而不是产品本身。

第二步:选择哪种类型的充电器?

电动汽车充电器主要有两种类型:

目的地——慢速交流充电器,通常用于家庭充电
途中——配备高功率快速直流充电器,加快充电速度
开发交流充电器成本更低,也更容易。此外,您在交流解决方案上投入的许多工作,在开发直流快速充电站时仍然适用。

此外,从长远来看,大多数电动汽车充电桩都将采用交流电——截至2019年底,欧洲仅有11%的充电桩是直流电。然而,交流电领域的竞争也更加激烈。

首先,假设您选择开发目的地充电桩。这类充电桩可以安装在家庭车道、办公楼、长期停车场以及其他车辆停放时间超过两小时的地方。

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步骤三:选择目标
电动汽车基础设施领域正陷入一场“竞相压价”的竞争,试图以尽可能低的成本进入庞大的国内市场。

购买电动汽车——无论是插电式混合动力汽车(PHEV)还是纯电动汽车(BEV)——对任何人来说都是一项重大投资。

车辆配套充电器虽然并非意外支出,但人们往往将其视为一种勉强的“必需品”。由于这种心态,再加上许多充电器都是通过房屋建筑商或安装商销售的,消费者很可能会选择最便宜的方案。

市场的另一方则面向商业客户和车队。
价值更高的合同更注重长期性和质量。这些商业解决方案,特别是公共充电解决方案,还需要获得授权和收取费用,这通常需要 OCPP(开放充电点协议)软件和 RFID 设施。

商用充电器预计也会比家用充电器更加坚固耐用。

从长远来看,您的企业可以提供一系列服务,但开发完整的电动汽车充电系统并非易事。

销售渠道与市场进入路径
从一个目标市场入手会提高你的成功几率。
电动汽车充电器市场竞争异常激烈,因此你需要一个销售渠道进入市场,并在这个市场中提供比竞争对手更有利的优势。

第四步:征服世界……
……也可能不会。许多正在调查电动汽车充电项目的人员应该都熟悉合规性测试,或许还涉及多个地区。

遗憾的是,电动汽车充电桩的安装耗时耗力,成本也高于普通电子产品。电动汽车充电桩的标准,除了常见的合规要求外,还因国家/地区而异,即使在欧盟这样的贸易集团内部也是如此。因此,对于企业而言,在初期就确定目标区域及其相关规定至关重要。

除了电动汽车充电桩标准之外,各国还有各自的线路规范,规定了主电源设备如何连接到电网。在英国,这项规范是BS7671。

这些规定直接影响充电器的设计。

中性保护失效
作为一家英国公司,我们遵守一项专门针对英国的法规,即零线断路保护。由于英国的布线标准以及使用接地棒带来的不便和技术问题,零线断路保护在英国充电市场是一个极具争议的问题。

如果您的企业计划进军英国市场,那么就必须克服这一设计难题。

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电动汽车充电系统蓝色抽象
步骤 5:电荷点的生物学特性
电动汽车充电器设计包含三个物理部分:外壳、电缆和电子元件。

在设计这些方面时,请记住这些都是昂贵的基础设施,需要经久耐用。

无论是企业还是个人客户,都希望电动汽车充电器能够使用多年,并且维护成本极低。

可靠性至关重要。

套管
外壳设计是美观、价格和实用性三者共同决定的产物。

尺寸主要取决于插座数量和充电器功率。需要考虑的一些选择和因素包括:

是壁挂式、落地式还是其他类型的?
充电器的外观设计很重要,它需要低调还是醒目?
它需要具备防破坏功能吗?
尺寸?例如,市场上存在着制造最小充电器的竞争。
IP防护等级——进水会损坏充电器。
美学——从尽可能便宜到奢华(例如,木质)
机箱是如何安装的?
安装是否会分两个阶段进行,例如,房屋建筑商会在实际安装充电器前几个月先安装墙壁支架?这样做是为了减少损坏和盗窃,同时也能降低房屋建筑商的成本。
线缆固定器:大量有线充电故障是由于线缆固定器安装不当导致充电插头损坏或受潮造成的。
作为一款户外产品,外壳显然也需要具备 IP 防护等级,并且需要有足够的空间来容纳粗大的电缆。

布线
除了在车辆和充电器之间传输高电流外,充电线还负责两者之间的通信。

目前交流电和直流电共有八种不同的连接器标准在使用——不同品牌和不同地区之间各不相同。

未来的标准仍然不确定,因此在选择支持哪些标准时,一定要研究当前的标准,还要研究几年后的标准可能会是什么。

充电器可分为有线和无线两种类型。有线充电器通常更方便,但只能使用特定类型的接口。无线充电器则更灵活,用户可以选择与车辆匹配的线缆,但这需要配备锁定装置。

除了外部布线外,内部布线也需要在机械设计中加以考虑,因为电源需求意味着内部布线可能会很笨重。

电子
交流充电器最基本的功能就是一个电源开关,它负责车辆和充电器之间的通信。其主要目的是保障用电安全,能够限制车辆的用电量。

一个非常简单的电动汽车充电设备(EVSE)规范(简称EVSE规范)可以在OpenEVSE网站上找到。Versinetic公司的EEL板是该规范的商业替代方案。

简易交流智能充电桩的另一个关键组件是通信控制器,通常采用单板计算机的形式。Versinetic 的 MantaRay 板就是一个例子。之后,您可以添加接触器和剩余电流动作保护器(交流和直流漏电保护)来完善充电系统,确保安全。

智能充电器为充电器增加了通信功能,使充电器能够加入云控制的网络。
实际选择的通信方式很大程度上取决于充电器的最终使用环境。一些开发者选择 Wi-Fi 或 GS​​M,而在某些情况下,RS485 或以太网等有线标准可能更合适。

根据系统的复杂程度,可能还会有额外的电路板来控制显示、授权等功能。

这是规划电动汽车充电系统电子设备时必须考虑的重要因素。

插座、继电器和接触器在满电状态下会发热。工业设计中必须考虑到这一点,因为发热会缩短元件寿命。插座尤其容易受到影响,因为它可能暴露在各种环境中,而且频繁的插拔会导致磨损。

环境问题 – 宽温度工作范围
您的电动汽车充电设备是否设计用于极端温度环境?标准商用组件的额定温度范围为 0-70 摄氏度,而工业级组件的温度范围为 -40 至 +85 摄氏度。

在开发过程中尽早将此因素考虑在内。

步骤 6:电动汽车充电系统软件
软件开发模块需要符合多项标准,并且可能是项目中最耗时的部分。

相对而言,电动汽车市场仍处于发展初期,因此许多标准和法规仍在不断变化和更新。您的充电系统必须具备可靠的更新机制来应对这些变化,因为预测所有即将发生的变化是不切实际的。

如果您计划构建任何规模的网络,几乎肯定需要使用OTA(空中升级)方式。这会带来额外的安全挑战——而这对于电动汽车充电系统设计而言,正日益成为一个令人担忧的问题。

电动汽车充电器软件模块
固件
控制充电器开关状态机的嵌入式软件。

IEC 61851
这是1型和2型交流充电系统中充电器与车辆之间最基本的通信协议。此处交换的信息包括充电的开始和停止时间以及车辆的电流消耗。

OCPP
这是由开放充电联盟 (OCA) 制定的充电器与后台通信的全球标准。最新版本为 2.0.1,但 OCPP 1.6 即可实现基本的智能充电功能。

OCA 可以提供 OCPP 测试服务,也可以在每年举办 2-3 次的 OCA Plugfest 活动中进行测试,这样您就可以针对后台提供商和 OCPP 标准测试您的系统。

OCPP规范包含必需和可选功能,涵盖从基本充电桩控制到高级安全性和预约功能等各个方面。您需要选择所需的OCPP级别,以及您的应用需要支持的标准部分。

网页界面和应用程序
充电器配置和初始注册需要为网络管理员和安装人员提供便利。实现方式多种多样,但通常使用网页界面或应用程序。

支持的SIM卡
如果您使用的是 GSM 模块,则需要考虑产品的销售地域,因为 GSM 标准在不同大洲之间存在差异,并且目前正在发生变化,较旧的标准(例如 3G)正在被较新的标准(例如 LTE-CATM)所取代。

SIM卡合约也需要管理,以确保费用能够覆盖,同时避免给客户带来不便。同样,对于SIM卡合约,您需要考虑地理位置因素。

为您的充电器充电
充电器的实际部署是软件开发工作的重要组成部分,尤其是在充电器不支持GSM连接而需要连接到本地网络的情况下。这种连接方式会对用户体验产生重大影响。

请注意,客户可以是最终消费者,也可以是专业安装人员,具体取决于目标市场。对于消费者市场,充电器需要易于连接到通信网络并进行监控,例如通过应用程序进行监控。

安全性能——您计划为您的充电器设置什么级别的安全性能?
物联网勒索软件攻击事件频发,安全问题成为热门话题。鉴于此类攻击可能造成的破坏,充电网络极有可能成为未来类似攻击的目标。具体标准将因安装地点的不同而有所差异。

步骤 6:软件
几乎所有智能充电桩都隶属于某个充电网络。例如 Ecotricity 和 BP Pulse 就是很好的例子。这些充电桩都连接到充电站管理系统 (CSMS) 或后台管理系统。

作为充电器制造商,您可以选择自行开发后台解决方案,也可以支付许可费使用第三方解决方案。Versinetic 已与 Saascharge 建立了合作关系;其他例子包括 Allego 和 has.to.be。

CSMS 可实现:
充电桩的商业化
附近充电桩之间的负载均衡
例如,使用应用程序远程控制充电器。
网络间的互操作性
维护状态监控
还有一些替代方案,例如本地控制的网络,可能适合私人车队充电。

本地控制在其他情况下也很有用,例如信号差的地区,以及需要快速负载均衡的网络——例如,电源供应不稳定的网络。

就我们的硬件而言,通信控制器很可能集成了OCPP,之后当我们研究直流充电时,还会集成ISO 15118。因此,通信板的关键硬件要求是能够处理OCPP和其他软件库的微控制器。

第八步:付出额外努力
可添加到充电解决方案中的其他技术。

这只是阶段性变化
目前大多数充电桩使用单相电源进行充电;然而,一些充电系统采用三相电源来提高充电速度。例如,雷诺Zoe在使用三相电源时,充电功率可达22kW,而非单相的7.4kW。

优点
这种充电方式显然速度更快,而且可以使用交流电技术实现,在某些情况下,这将使直流充电器变得多余。

缺点
电力供应和电网管理才是更大的问题:大多数家庭住宅无法接入三相电源,也没有足够的带宽来支持这种充电速率。此外,还需要将三相接触器和继电器集成到充电控制设计中。
目前只有部分车辆支持三相充电,但随着更多电动汽车车型的推出,这种情况有望得到改善。
能力越大,责任越大;例如,关于相位的使用,挪威就要求相位轮换,这方面也有额外的规定。与其他所有合规要求一样,这些规定也因地区而异。

极品飞车
是时候正视这个显而易见却又难以启齿的问题了……那就是华盛顿特区。

直流充电桩与交流充电桩有很多相似之处;但是,直流充电桩的电压和电流更高,起步功率约为 50kW。
使用交流充电桩充电时,充电控制器通常会与车辆内的逆变器通信,逆变器会将交流电转换为直流电,从而为电动汽车电池充电。由于逆变器的电流处理能力有限,因此交流充电比直流充电慢。

对于直流充电器,这种逆变器位于充电器内部,从而将整个充电器装置中昂贵而笨重的部分转移到了地面上。
通信标准也各不相同。

连接器类型
就像交流充电系统有 Type 1 J1772、Type 2 等多种标准一样,直流充电系统也有多种标准。CHAdeMO,CCS 和特斯拉。

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近年来,人们见证了CHAdeMO取而代之的是CCS,目前大多数西方汽车制造商都采用了CCS。然而,CHAdeMO目前,该公司已与全球最大的电动汽车市场中国结成联盟,韩国似乎也渴望加入。

这是为了合作开发……CHAdeMO3.0 和新的中国标准超集,能够以超过 500kW 的功率进行充电,并向下兼容 CHAdeMO、CCS 和 GB/T 标准。

CHAdeMO同时,它仍然是唯一一个集成了双向功率流功能的直流充电标准,可用于V2G(车辆到电网)通信。在英国,由于英国能源监管机构Ofgem重新关注V2G,V2G有望获得更广泛的应用。

作为电动汽车充电器开发商,这只会让决定支持哪些协议变得更加困难。

CHAdeMO该协议通过 CAN 接口与车辆通信,以控制安全性并传输电池参数。

CCS 连接器由一个 1 型或 2 型连接器和一个位于其下方的额外直流连接组成。因此,基本通信仍然遵循 IEC 61851 标准。高级通信则通过这些额外的连接进行,遵循 DIN SPEC 70121 和 ISO/IEC 15118 标准。ISO 15118 支持“即插即用”充电,无需驾驶员干预即可自动完成授权和支付。

这些重要的软件模块以及 OCPP 和 IEC 16851 都会影响直流充电器的额外开发工作,再加上较低的销量和较高的物料清单成本,都反映在零售价格上,直流充电器的价格可能高达 30,000 英镑,而交流充电器的价格约为 500 英镑。

全程使用可再生能源
在不久的将来,世界上越来越多的地区将使用可再生能源。

尤其值得一提的是,一些电动汽车充电网络目前正部分采用太阳能光伏发电。如果您的解决方案能够利用太阳能和其他可再生能源,将有助于扩大您的潜在市场。这需要具备强大的负载均衡算法,以应对太阳能发电的间歇性问题。

利用当地力量
结合太阳能供电,电动汽车充电桩还可以利用本地产生的电力(包括太阳能或其他能源)运行。充电桩可以设计成识别不同的能源,并相互平衡,从而优化成本和可靠性。

结论
随着全球范围内应对气候变化的举措不断涌现,很明显,电动汽车和更环保的交通系统代表着未来。

然而,对于充满活力、快速发展的电动汽车市场所带来的机遇,人们的兴奋之情必须与谨慎、有条不紊地规划、开发和交付电动汽车充电解决方案的方法相结合。

我们希望本指南能帮助您深入了解创建电动汽车充电桩的一些复杂之处。

无论你是与自己的开发团队合作,还是与像 Versinetic 这样的电动汽车充电设计咨询公司合作,拥有清晰的独特卖点和目标市场,以及对项目和生产管理保持警惕,都将为你成功进入市场奠定良好的基础。

需要电动汽车充电系统软件、硬件、咨询服务或设计升级吗?

在您的电动汽车充电基础设施中实施OCPP协议!
如果您是电动汽车充电器制造商或企业,希望在充电基础设施中实施 OCPP 协议,请阅读本文,了解几个关键注意事项。

开放式充电点协议 (OCPP) 是一种全球公认且广泛采用的通信协议标准,它定义了电动汽车供电设备 (EVSE) 和充电站管理系统 (CSMS) 之间的通信。

在本文中,我们将探讨在电动汽车充电基础设施中实施 OCPP 的最佳实践,以及如何克服潜在的挑战。

目录

在电动汽车充电基础设施中实施OCPP协议的好处
OCPP实施最佳实践
克服挑战
要点总结
您的 OCPP 实施需要技术支持吗?

在电动汽车充电基础设施中实施OCPP协议的好处
OCPP 为您的电动汽车充电系统提供多项优势,包括:

互操作性和兼容性:OCPP 确保不同制造商的电动汽车充电设备 (EVSE) 和充电管理系统 (CSMS) 之间的互操作性和兼容性。这意味着电动汽车用户可以自由地在不同的充电桩运营商之间切换,而无需更换充电器。
安全加密通信:OCPP 实现了 EVSE 和 CSMS 之间的安全加密通信,确保通信不会被未经授权的方拦截或修改。
远程监控和管理:OCPP 可实现对充电站的远程监控和管理,使充电桩运营商能够从中央位置控制和监控其充电基础设施。
实时数据交换和监控:OCPP 允许对充电过程进行实时数据交换和监控,使配电系统运营商 (DSO) 能够跟踪能源使用情况,并通过在高峰时段调整充电器输出来平衡当地电网。

克服挑战
虽然实施OCPP协议有很多好处,但也存在一些挑战。一些常见问题包括:

设备兼容性问题:实施 OCPP 时面临的主要挑战之一是设备兼容性。并非所有 EVSE 和 CSMS 设备都能 100% 兼容。符合OCPP规范这可能会在现场造成问题。
软件漏洞:即使符合OCPP规范设备可能会出现软件错误或问题,影响电动汽车充电设备 (EVSE) 或通信管理系统 (CSMS),干扰通信或控制。
配置问题:OCPP 是一种复杂的协议,需要正确的配置才能正常运行。如果设备配置不正确或 OCPP 实现中存在配置错误,则可能会出现问题。

通过与 Versinetic 这样的公司合作,您可以克服这些挑战,并确保您的 OCPP 实施安全、高效且与时俱进。

Versinetic 经验丰富的工程师和技术专家团队可以帮助您设计、实施和维护……符合OCPP规范满足您的需求并超出您的预期的电动汽车充电基础设施。

OCPP实施最佳实践

在电动汽车充电基础设施中实施 OCPP 时,请遵循以下最佳实践步骤:

选择符合OCPP标准的电动汽车供电设备 (EVSE):在选择电动汽车供电设备时,必须选择至少符合 OCPP 1.6J 标准且支持安全配置文件 2 或 3 的设备,以确保互操作性以及该标准提供的最高安全级别。
电动汽车充电桩 (EVSE) 自定义选项:OCPP 允许自定义控制和诊断功能。为了支持远程诊断和控制,最好选择具有足够设置和报告功能的 EVSE,以满足您的安装环境需求。
查看您所在国家/地区的充电法规:务必确认电动汽车充电设备 (EVSE) 符合其运行所在国家/地区的任何特定规则和法规。例如,英国有智能充电法规,要求充电器具备特定功能,例如随机延迟启动充电。如果电动汽车充电设备不支持特定国家/地区的功能,则该充电器不符合法规。
选择兼容的充电桩管理系统 (CSMS):目前市面上有很多支持 OCPP 1.6J 并启用安全功能的商用 CSMS。但是,这仅涵盖通信功能,CSMS 还必须涵盖运行和控制充电桩网络的许多其他方面(例如计费)。因此,请务必仔细选择满足您特定需求的 CSMS。
互操作性测试:当CSMS和EVSE都选定后,即可开始互操作性测试。EVSE将与CSMS进行“对接”流程,该流程将使用OCPP测试充电器的各项功能。如有出现问题,可以使用一些独立的工具进行诊断。
监控与维护:OCPP 基础设施一旦上线运行,就必须对其进行监控和维护,以确保其正常运行。定期维护和更新将最大程度地保障基础设施的安全性和高效性。

要点总结
OCPP协议是全球公认的通信协议标准,广泛应用于电动汽车充电行业。
实施 OCPP 可确保不同制造商的 EVSE 和 CSMS 之间的互操作性和兼容性,从而实现安全高效的数据交换和充电过程监控。
实施 OCPP 的最佳实践包括选择符合OCPP规范电动汽车充电设备 (EVSE)、选择兼容的 CSMS、安装和配置 OCPP、测试和验证、监控和维护。
实施过程中遇到的挑战包括设备兼容性问题、软件漏洞和配置问题。

您的 OCPP 实施需要技术支持吗?
如果您是一家电动汽车充电器制造商,希望将 OCPP 集成到您的充电基础设施中,请联系 Versinetic 团队。

我们经验丰富的工程师和技术专家可以帮助您设计、实施和维护符合OCPP规范满足您需求的电动汽车充电基础设施。

让 Versinetic 帮助您构建安全、高效且可持续的电动汽车充电基础设施,从而打造一个可持续发展的未来。符合OCPP规范.

四川绿色科技股份有限公司

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发布时间:2024年2月3日