1. Introdución á pila de carga de CC
Nos últimos anos, o rápido crecemento dos vehículos eléctricos (VE) impulsou a demanda de solucións de carga máis eficientes e intelixentes. As pilas de carga de CC, coñecidas polas súas capacidades de carga rápida, están na vangarda desta transformación. Cos avances na tecnoloxía, os cargadores de CC eficientes están agora deseñados para optimizar o tempo de carga, mellorar o uso da enerxía e ofrecer unha integración perfecta coas redes intelixentes.
Co aumento continuo do volume do mercado, a implementación de cargadores a bordo (OBC) bidireccionais non só axuda a aliviar as preocupacións dos consumidores sobre a autonomía e a ansiedade pola carga ao permitir a carga rápida, senón que tamén permite que os vehículos eléctricos funcionen como estacións de almacenamento de enerxía distribuídas. Estes vehículos poden devolver a enerxía á rede, axudando a reducir os picos e a encher os vales. A carga eficiente de vehículos eléctricos mediante cargadores rápidos de corrente continua (DCFC) é unha tendencia importante na promoción das transicións cara ás enerxías renovables. As estacións de carga ultrarrápida integran varios compoñentes como fontes de alimentación auxiliares, sensores, xestión de enerxía e dispositivos de comunicación. Ao mesmo tempo, requírense métodos de fabricación flexibles para satisfacer as demandas de carga en evolución dos diferentes vehículos eléctricos, o que engade complexidade ao deseño das estacións de carga DCFC e ultrarrápidas.
A diferenza entre a carga de CA e a carga de CC é que, para a carga de CA (lado esquerdo da Figura 2), conéctese o OBC a unha toma de corrente CA estándar e o OBC converte a CA na CC axeitada para cargar a batería. Para a carga de CC (lado dereito da Figura 2), o poste de carga carga a batería directamente.
2. Composición do sistema de pila de carga de CC
(1) Compoñentes completos da máquina
(2) Compoñentes do sistema
(3) Diagrama de bloques funcionais
(4) Subsistema de pila de carga
Os cargadores rápidos de CC de nivel 3 (L3) evitan o cargador integrado (OBC) dun vehículo eléctrico cargando a batería directamente a través do sistema de xestión de baterías (BMS) do vehículo eléctrico. Esta derivación leva a un aumento significativo na velocidade de carga, cunha potencia de saída do cargador que oscila entre os 50 kW e os 350 kW. A tensión de saída varía normalmente entre 400 V e 800 V, e os vehículos eléctricos máis novos tenden a adoptar sistemas de baterías de 800 V. Dado que os cargadores rápidos de CC L3 converten a tensión de entrada de CA trifásica en CC, utilizan unha corrección do factor de potencia (PFC) CA-CC frontal, que inclúe un conversor CC-CC illado. Esta saída PFC conéctase entón á batería do vehículo. Para conseguir unha maior potencia de saída, adoitan conectarse varios módulos de potencia en paralelo. A principal vantaxe dos cargadores rápidos de CC L3 é a considerable redución do tempo de carga para os vehículos eléctricos.
O núcleo da pila de carga é un conversor básico de CA-CC. Consta dunha etapa PFC, un bus de CC e un módulo de CC-CC.
Diagrama de bloques da etapa PFC
Diagrama de bloques funcionais do módulo CC-CC
3. Esquema de escenario de pila de carga
(1) Sistema de carga de almacenamento óptico
A medida que aumenta a potencia de carga dos vehículos eléctricos, a capacidade de distribución de enerxía nas estacións de carga adoita ter dificultades para satisfacer a demanda. Para abordar este problema, xurdiu un sistema de carga baseado no almacenamento que utiliza un bus de CC. Este sistema usa baterías de litio como unidade de almacenamento de enerxía e emprega un sistema de xestión de enerxía (EMS) local e remoto para equilibrar e optimizar a subministración e a demanda de electricidade entre a rede, as baterías de almacenamento e os vehículos eléctricos. Ademais, o sistema pode integrarse facilmente cos sistemas fotovoltaicos (FV), o que proporciona vantaxes significativas na fixación de prezos da electricidade en horas punta e fóra de punta e na expansión da capacidade da rede, mellorando así a eficiencia enerxética xeral.
(2) Sistema de carga V2G
A tecnoloxía Vehicle-to-Grid (V2G) utiliza baterías de vehículos eléctricos para almacenar enerxía, o que dá soporte á rede eléctrica ao permitir a interacción entre os vehículos e a rede. Isto reduce a tensión causada pola integración de fontes de enerxía renovables a grande escala e a carga xeneralizada de vehículos eléctricos, o que en última instancia mellora a estabilidade da rede. Ademais, en zonas como barrios residenciais e complexos de oficinas, numerosos vehículos eléctricos poden aproveitar os prezos en horas punta e fóra de punta, xestionar os aumentos dinámicos da carga, responder á demanda da rede e proporcionar enerxía de reserva, todo a través do control centralizado do EMS (Sistema de Xestión de Enerxía). Para os fogares, a tecnoloxía Vehicle-to-Home (V2H) pode transformar as baterías de vehículos eléctricos nunha solución de almacenamento de enerxía doméstica.
(3) Sistema de carga solicitado
O sistema de carga ordenada utiliza principalmente estacións de carga rápida de alta potencia, ideais para necesidades de carga concentradas como o transporte público, os taxis e as frotas loxísticas. Os horarios de carga pódense personalizar segundo os tipos de vehículos, e a carga realízase durante as horas punta de electricidade para reducir os custos. Ademais, pódese implementar un sistema de xestión intelixente para simplificar a xestión centralizada da frota.
4. Tendencia de desenvolvemento futuro
(1) Desenvolvemento coordinado de escenarios diversificados complementados por estacións de carga centralizadas + distribuídas a partir de estacións de carga centralizadas individuais
As estacións de carga distribuídas baseadas no destino servirán como unha valiosa adición á rede de carga mellorada. A diferenza das estacións centralizadas, onde os usuarios buscan activamente cargadores, estas estacións integraranse en lugares que a xente xa visita. Os usuarios poden cargar os seus vehículos durante estadías prolongadas (normalmente máis dunha hora), onde a carga rápida non é fundamental. A potencia de carga destas estacións, que normalmente oscila entre os 20 e os 30 kW, é suficiente para vehículos de pasaxeiros, proporcionando un nivel razoable de potencia para satisfacer as necesidades básicas.
(2) Unha gran cota de mercado de 20 kW para o desenvolvemento dun mercado de configuración diversificada de 20/30/40/60 kW
Co cambio cara a vehículos eléctricos de maior voltaxe, existe unha necesidade urxente de aumentar a tensión máxima de carga das pilas de carga a 1000 V para dar cabida ao futuro uso xeneralizado de modelos de alta tensión. Esta medida permite as melloras necesarias na infraestrutura das estacións de carga. O estándar de tensión de saída de 1000 V gañou unha ampla aceptación na industria dos módulos de carga e os principais fabricantes están a introducir progresivamente módulos de carga de alta tensión de 1000 V para satisfacer esta demanda.
Linkpower leva máis de 8 anos dedicada a proporcionar I+D, incluíndo software, hardware e deseño para pilas de carga de vehículos eléctricos de CA/CC. Obtivemos os certificados ETL / FCC / CE / UKCA / CB / TR25 / RCM. Usando o software OCPP 1.6, completamos probas con máis de 100 provedores de plataformas OCPP. Actualizamos OCPP 1.6J a OCPP 2.0.1 e a solución comercial EVSE foi equipada co módulo IEC/ISO15118, o que supón un paso sólido cara á consecución da carga bidireccional V2G.
No futuro, desenvolveranse produtos de alta tecnoloxía como pilas de carga de vehículos eléctricos, enerxía solar fotovoltaica e sistemas de almacenamento de enerxía en baterías de litio (BESS) para proporcionar un maior nivel de solucións integradas para clientes de todo o mundo.
Data de publicación: 17 de outubro de 2024