1. Introducció a la pila de càrrega de CC
En els darrers anys, el ràpid creixement dels vehicles elèctrics (VE) ha impulsat la demanda de solucions de càrrega més eficients i intel·ligents. Les piles de càrrega de CC, conegudes per les seves capacitats de càrrega ràpida, estan a l'avantguarda d'aquesta transformació. Amb els avenços en la tecnologia, els carregadors de CC eficients ara estan dissenyats per optimitzar el temps de càrrega, millorar l'ús de l'energia i oferir una integració perfecta amb les xarxes intel·ligents.
Amb l'augment continu del volum de mercat, la implementació de carregadors a bord (OBC) bidireccionals no només ajuda a alleujar les preocupacions dels consumidors sobre l'autonomia i l'ansietat per la càrrega permetent la càrrega ràpida, sinó que també permet que els vehicles elèctrics funcionin com a estacions d'emmagatzematge d'energia distribuïdes. Aquests vehicles poden retornar l'energia a la xarxa, ajudant a reduir els pics i a omplir les valls. La càrrega eficient de vehicles elèctrics mitjançant carregadors ràpids de corrent continu (DCFC) és una tendència important en la promoció de les transicions cap a les energies renovables. Les estacions de càrrega ultraràpides integren diversos components com ara fonts d'alimentació auxiliars, sensors, gestió d'energia i dispositius de comunicació. Al mateix temps, es requereixen mètodes de fabricació flexibles per satisfer les demandes de càrrega en evolució dels diferents vehicles elèctrics, cosa que afegeix complexitat al disseny de les estacions de càrrega DCFC i ultraràpides.
La diferència entre la càrrega de CA i la càrrega de CC és que, per a la càrrega de CA (costat esquerre de la figura 2), connecteu l'OBC a una presa de corrent CA estàndard i l'OBC converteix el corrent CA al corrent CC adequat per carregar la bateria. Per a la càrrega de CC (costat dret de la figura 2), el terminal de càrrega carrega la bateria directament.
2. Composició del sistema de pila de càrrega de CC
(1) Components complets de la màquina
(2) Components del sistema
(3) Diagrama de blocs funcionals
(4) Subsistema de pila de càrrega
Els carregadors ràpids de CC de nivell 3 (L3) eviten el carregador integrat (OBC) d'un vehicle elèctric carregant la bateria directament a través del sistema de gestió de la bateria (BMS) del vehicle elèctric. Aquesta derivació comporta un augment significatiu de la velocitat de càrrega, amb una potència de sortida del carregador que oscil·la entre els 50 kW i els 350 kW. La tensió de sortida normalment varia entre 400 V i 800 V, i els vehicles elèctrics més nous tendeixen cap a sistemes de bateries de 800 V. Com que els carregadors ràpids de CC L3 converteixen la tensió d'entrada de CA trifàsica en CC, utilitzen un front-end de correcció del factor de potència (PFC) CA-CC, que inclou un convertidor CC-CC aïllat. Aquesta sortida PFC es connecta a la bateria del vehicle. Per aconseguir una potència de sortida més alta, sovint es connecten diversos mòduls de potència en paral·lel. El principal avantatge dels carregadors ràpids de CC L3 és la reducció considerable del temps de càrrega per als vehicles elèctrics.
El nucli de la pila de càrrega és un convertidor bàsic de CA a CC. Consta d'una etapa PFC, un bus de CC i un mòdul de CC a CC.
Diagrama de blocs de l'etapa PFC
Diagrama de blocs funcionals del mòdul DC-DC
3. Esquema d'escenari de pila de càrrega
(1) Sistema de càrrega d'emmagatzematge òptic
A mesura que augmenta la potència de càrrega dels vehicles elèctrics, la capacitat de distribució d'energia a les estacions de càrrega sovint té dificultats per satisfer la demanda. Per solucionar aquest problema, ha sorgit un sistema de càrrega basat en l'emmagatzematge que utilitza un bus de corrent continu. Aquest sistema utilitza bateries de liti com a unitat d'emmagatzematge d'energia i empra un sistema de gestió d'energia (EMS) local i remot per equilibrar i optimitzar l'oferta i la demanda d'electricitat entre la xarxa, les bateries d'emmagatzematge i els vehicles elèctrics. A més, el sistema es pot integrar fàcilment amb sistemes fotovoltaics (FV), proporcionant avantatges significatius en la fixació del preu de l'electricitat en hores punta i fora de les hores punta i l'ampliació de la capacitat de la xarxa, millorant així l'eficiència energètica general.
(2) Sistema de càrrega V2G
La tecnologia Vehicle-to-Grid (V2G) utilitza bateries de vehicles elèctrics per emmagatzemar energia, donant suport a la xarxa elèctrica permetent la interacció entre els vehicles i la xarxa. Això redueix la tensió causada per la integració de fonts d'energia renovables a gran escala i la càrrega generalitzada de vehicles elèctrics, millorant en última instància l'estabilitat de la xarxa. A més, en zones com ara barris residencials i complexos d'oficines, nombrosos vehicles elèctrics poden aprofitar els preus en hores punta i fora de les hores punta, gestionar els augments dinàmics de la càrrega, respondre a la demanda de la xarxa i proporcionar energia de reserva, tot mitjançant un control centralitzat del sistema de gestió d'energia (EMS). Per a les llars, la tecnologia Vehicle-to-Home (V2H) pot transformar les bateries de vehicles elèctrics en una solució d'emmagatzematge d'energia domèstica.
(3) Sistema de càrrega ordenat
El sistema de càrrega ordenada utilitza principalment estacions de càrrega ràpida d'alta potència, ideals per a necessitats de càrrega concentrades com el transport públic, els taxis i les flotes logístiques. Els horaris de càrrega es poden personalitzar en funció dels tipus de vehicle, i la càrrega es realitza durant les hores punta per reduir els costos. A més, es pot implementar un sistema de gestió intel·ligent per optimitzar la gestió centralitzada de la flota.
4. Tendència de desenvolupament futur
(1) Desenvolupament coordinat d'escenaris diversificats complementats per estacions de càrrega centralitzades + distribuïdes a partir d'estacions de càrrega centralitzades úniques
Les estacions de càrrega distribuïdes basades en destinacions serviran com una valuosa incorporació a la xarxa de càrrega millorada. A diferència de les estacions centralitzades, on els usuaris busquen activament carregadors, aquestes estacions s'integraran en llocs que la gent ja visita. Els usuaris poden carregar els seus vehicles durant estades prolongades (normalment més d'una hora), on la càrrega ràpida no és crítica. La potència de càrrega d'aquestes estacions, que normalment oscil·la entre els 20 i els 30 kW, és suficient per a vehicles de passatgers, proporcionant un nivell raonable de potència per satisfer les necessitats bàsiques.
(2) Desenvolupament de mercat de configuració diversificada de 20/30/40/60 kW amb una gran quota de mercat de 20/30/40/60 kW
Amb el canvi cap a vehicles elèctrics d'alt voltatge, hi ha una necessitat urgent d'augmentar el voltatge màxim de càrrega de les piles de càrrega a 1000 V per adaptar-se al futur ús generalitzat de models d'alt voltatge. Aquest moviment dóna suport a les millores d'infraestructura necessàries per a les estacions de càrrega. L'estàndard de voltatge de sortida de 1000 V ha guanyat una àmplia acceptació a la indústria dels mòduls de càrrega, i els principals fabricants estan introduint progressivament mòduls de càrrega d'alt voltatge de 1000 V per satisfer aquesta demanda.
Linkpower s'ha dedicat a proporcionar R+D, incloent-hi programari, maquinari i aparença per a piles de càrrega de vehicles elèctrics AC/DC durant més de 8 anys. Hem obtingut els certificats ETL / FCC / CE / UKCA / CB / TR25 / RCM. Utilitzant el programari OCPP1.6, hem completat proves amb més de 100 proveïdors de la plataforma OCPP. Hem actualitzat OCPP1.6J a OCPP2.0.1, i la solució comercial EVSE s'ha equipat amb el mòdul IEC/ISO15118, que és un pas sòlid cap a la realització de la càrrega bidireccional V2G.
En el futur, es desenvoluparan productes d'alta tecnologia com ara piles de càrrega de vehicles elèctrics, solar fotovoltaica i sistemes d'emmagatzematge d'energia de bateries de liti (BESS) per proporcionar un nivell més alt de solucions integrades per a clients de tot el món.
Data de publicació: 17 d'octubre de 2024