ماژول‌های ورودی/خروجی از راه دور Decowell، تعویض سریع باتری را در ایستگاه‌های تعویض خودروهای برقی امکان‌پذیر می‌کنند.

با توجه به پذیرش سریع خودروهای برقی (EV) در بازار، راندمان شارژ به یک گلوگاه حیاتی در توسعه صنعت تبدیل شده است. برخلاف سوخت‌گیری سنتی برای خودروهای بنزینی که سریع و راحت است، روش‌های شارژ EV معمولی اغلب زمان زیادی می‌برد و منجر به «اضطراب محدوده» مکرر در بین رانندگان می‌شود.

ایستگاه‌های تعویض باتری به عنوان یک راه‌حل جایگزین کارآمد ظاهر شده‌اند. با جایگزینی باتری‌های تخلیه شده با باتری‌های کاملاً شارژ شده، ایستگاه‌های تعویض امکان «شارژ سریع» را در عرض 3 دقیقه فراهم می‌کنند که با سوخت‌گیری یک خودروی بنزینی قابل مقایسه است. این فرآیند، از جمله برداشتن باتری، تعویض و پرداخت، تنها شامل چند مرحله ساده است و آن را سریع و راحت می‌کند.

با پشتیبانی از ماژول‌های ورودی/خروجی از راه دور Decowell، سیستم‌های ایستگاه تعویض با پایداری بیشتر و زمان پاسخ سریع‌تر کار می‌کنند، که باعث توسعه حمل‌ونقل سبز و مدیریت انرژی هوشمند می‌شود و نیروی محرکه جدیدی را به ساختن آینده‌ای پایدار برای تحرک تزریق می‌کند.

01 مروری بر معماری سیستم ایستگاه تعویض

عملکرد کارآمد ایستگاه‌های تعویض به کار هماهنگ چهار زیرسیستم اصلی متکی است: سیستم تعویض باتری، سیستم شارژ، پلتفرم تعویض و سیستم کنترل.

• سیستم تعویض باتری: این قلب ایستگاه است که مسئولیت برداشتن باتری‌های تخلیه شده از خودروهای برقی و انتقال آن‌ها به انبار باتری را بر عهده دارد، در حالی که باتری‌های کاملاً شارژ شده را دوباره در وسایل نقلیه نصب می‌کند. این سیستم عمدتاً از روبات‌های تعویض، پلتفرم‌های قفل/باز کردن، استکرها و اجزای قفل تشکیل شده است که هر کدام تعویض باتری، ایمن‌سازی و جداسازی باتری‌ها، جابجایی باتری و ایمنی اتصال را انجام می‌دهند. در طول تعویض، چندین کانکتور با قابلیت اطمینان بالا، مانند کانکتورهای شارژ سریع، خنک‌کننده مایع و رابط‌های خنک‌کننده آب، عملیات کارآمد و ایمن را تضمین می‌کنند.

• سیستم شارژ: در محل قرار دارد و از شارژ AC کند متمرکز برای شارژ مجدد باتری‌های جمع‌آوری شده استفاده می‌کند. کابینت‌های باتری دارای ساختارهای محکم، سازگاری با محیط زیست، حفاظت ایمنی و مکانیزم‌های قفل سریع برای اطمینان از شارژ پایدار هستند.

• پلتفرم تعویض: مسئولیت موقعیت‌یابی دقیق خودرو و عملیات تعویض را بر عهده دارد که معمولاً از ساختار ایستگاه و پلتفرم اتصال خودرو تشکیل شده است. انواع رایج شامل پلتفرم‌های فرورفته (گودالی) هستند که پایدار و پرکاربرد هستند اما چرخه‌های ساخت طولانی‌تر و تحرک محدودی دارند، و پلتفرم‌های بالابرنده که انعطاف‌پذیری را با بالا بردن وسایل نقلیه برای تعویض باتری بهبود می‌بخشند اما به دقت و سازگاری بالایی با سیستم‌های تعلیق خودرو نیاز دارند.

• سیستم کنترل: به عنوان هماهنگ‌کننده اصلی عمل می‌کند، دستورات تعویض را از خودروهای برقی دریافت می‌کند، تجهیزات ایستگاه را هماهنگ می‌کند و ارتباطات را مدیریت می‌کند. روش‌های شناسایی شامل RFID داخلی، تشخیص پلاک و شناسایی دستی است که عملیات تعویض دقیق را تضمین می‌کند.

02 چالش‌های کلیدی در ایستگاه‌های تعویض

• فضای نصب محدود: طراحی انبار باتری به تجهیزات فشرده نیاز دارد. ماژول‌های ورودی/خروجی از راه دور سری Decowell EX تقریباً 90×67×14 میلی‌متر اندازه دارند که باعث صرفه‌جویی قابل توجه در فضا و برآورده کردن الزامات نصب با چگالی بالا می‌شود.

• الزامات انتقال سیگنال بالا: کنترل هماهنگ در سراسر زیرسیستم‌ها به انتقال سیگنال پایدار و بلادرنگ نیاز دارد. سری EX پردازش داده‌های سریع و قابل اعتماد را ارائه می‌دهد تا از عملکرد بدون وقفه اطمینان حاصل شود.

• محیط تداخل الکترومغناطیسی (EMI) پیچیده: تجهیزات با توان بالا و متراکم، EMI قوی را در طول شارژ تولید می‌کنند. سری EX با استانداردهای GB/T EMC کلاس A مطابقت دارد که قابلیت ضد تداخل عالی و عملکرد پایدار را در شرایط سخت نشان می‌دهد.

ایستگاه‌های تعویض برای برآورده کردن این معیارهای فنی به ماژول‌های ورودی/خروجی از راه دور نیاز دارند:

• پشتیبانی از ارتباط Profinet

• حجم نصب IO زیر 20 سانتی‌متر × 15 سانتی‌متر

• عملکرد EMC رسیدن به استاندارد ملی کلاس A

• جمع‌آوری سیگنال خارجی متمرکز با زمان پاسخ کلی زیر 10 میلی‌ثانیه

03 کاربرد ماژول‌های ورودی/خروجی از راه دور Decowell در ایستگاه‌های تعویض

• کنترل‌کننده اصلی: زیمنس 151SP

• سناریوی کاربردی: ایستگاه‌های تعویض خودروهای برقی خودکار هوشمند

• پیکربندی IO: هر ایستگاه از 13 تا 15 ماژول ورودی/خروجی از راه دور استفاده می‌کند که 96 تا 128 نقطه IO دیجیتال در هر ماژول دارد

مروری بر پروژه

این پروژه ایستگاه تعویض خودروهای برقی کاملاً خودکار از ماژول‌های Decowell EX-210H و EX-310H برای جمع‌آوری و کنترل ورودی/خروجی دیجیتال استفاده می‌کند. این ماژول‌های ورودی/خروجی سیگنال‌ها را برای پلتفرم بالابرنده و مکانیسم‌های چرخشی درگیر در تعویض باتری مدیریت می‌کنند.

پلتفرم بالابرنده به زمان پاسخ سیگنال زیر 20 میلی‌ثانیه نیاز دارد. موقعیت‌یابی خودرو به حسگرها و سیستم‌های دید متکی است و تعویض ایمن باتری را تضمین می‌کند.

مزایای کلیدی： محصولات IO از راه دور Decowell با سیستم‌های زیمنس سازگاری بالایی دارند و جایگزینی مقرون به صرفه و پایدار را ارائه می‌دهند.

04 ویژگی‌های ماژول‌های IO از راه دور توسعه Decowell EX

• ارتباط پایدار و پاسخ سریع: عملکرد کارآمد سیستم کنترل را تضمین می‌کند

• سازگاری چند پروتکلی: پشتیبانی از EtherCAT، PROFINET، DeviceNet، CC-Link، EtherNet/IP، Modbus-RTU، CC-Link IEF Basic و غیره.

• پشتیبانی از انواع سیگنال‌ها: ماژول‌های ورودی/خروجی دیجیتال، آنالوگ، دما، انکودر و ارتباط آزاد

• ساختار فشرده: هر ماژول از حداکثر 32 سیگنال دیجیتال پشتیبانی می‌کند و در فضا صرفه‌جویی می‌کند

• قابلیت توسعه قوی: یک آداپتور از حداکثر 32 ماژول IO با نظرسنجی با سرعت بالا پشتیبانی می‌کند

• نصب و نگهداری آسان: نصب ریل DIN با حذف بدون ابزار و سیم‌کشی ترمینال