1. Introdução à pilha de carga CC
Nos últimos anos, o rápido crescimento dos veículos elétricos (VEs) impulsionou a demanda por soluções de carregamento mais eficientes e inteligentes. As pilhas de carregamento CC, conhecidas por sua capacidade de carregamento rápido, estão na vanguarda dessa transformação. Com os avanços tecnológicos, carregadores CC eficientes agora são projetados para otimizar o tempo de carregamento, melhorar o consumo de energia e oferecer integração perfeita com redes inteligentes.
Com o aumento contínuo do volume de mercado, a implementação de OBC (carregadores de bordo) bidirecionais não só ajuda a aliviar as preocupações do consumidor sobre autonomia e ansiedade de carregamento, permitindo o carregamento rápido, mas também permite que os veículos elétricos funcionem como estações de armazenamento de energia distribuída. Esses veículos podem retornar energia para a rede, auxiliando no corte de picos e no preenchimento de vales. O carregamento eficiente de veículos elétricos por meio de carregadores rápidos CC (DCFC) é uma tendência importante na promoção de transições para energias renováveis. As estações de carregamento ultrarrápido integram vários componentes, como fontes de alimentação auxiliares, sensores, gerenciamento de energia e dispositivos de comunicação. Ao mesmo tempo, métodos de fabricação flexíveis são necessários para atender às crescentes demandas de carregamento de diferentes veículos elétricos, adicionando complexidade ao projeto de DCFC e estações de carregamento ultrarrápido.
A diferença entre carregamento CA e CC: para carregamento CA (lado esquerdo da Figura 2), conecte o OBC a uma tomada CA padrão, e o OBC converte a CA para a CC apropriada para carregar a bateria. Para carregamento CC (lado direito da Figura 2), o carregador carrega a bateria diretamente.
2. Composição do sistema de pilha de carregamento CC
(1) Componentes completos da máquina
(2) Componentes do sistema
(3) Diagrama de blocos funcionais
(4) Subsistema de pilha de carregamento
Os carregadores rápidos CC de nível 3 (L3) ignoram o carregador de bordo (OBC) de um veículo elétrico, carregando a bateria diretamente por meio do Sistema de Gerenciamento de Bateria (BMS) do VE. Esse desvio leva a um aumento significativo na velocidade de carregamento, com a potência de saída do carregador variando de 50 kW a 350 kW. A tensão de saída normalmente varia entre 400 V e 800 V, com os VEs mais novos tendendo para sistemas de bateria de 800 V. Como os carregadores rápidos CC de nível 3 convertem a tensão de entrada CA trifásica em CC, eles usam um front-end de correção do fator de potência (PFC) CA-CC, que inclui um conversor CC-CC isolado. Essa saída PFC é então conectada à bateria do veículo. Para obter maior potência de saída, vários módulos de energia são frequentemente conectados em paralelo. O principal benefício dos carregadores rápidos CC de nível 3 é a redução considerável no tempo de carregamento para veículos elétricos.
O núcleo da pilha de carga é um conversor CA-CC básico. Consiste em um estágio PFC, um barramento CC e um módulo CC-CC.
Diagrama de blocos do estágio PFC
Diagrama de blocos funcionais do módulo DC-DC
3. Esquema de cenário de pilha de carregamento
(1) Sistema de carregamento de armazenamento óptico
À medida que a potência de carregamento dos veículos elétricos aumenta, a capacidade de distribuição de energia nos postos de carregamento frequentemente enfrenta dificuldades para atender à demanda. Para resolver esse problema, surgiu um sistema de carregamento baseado em armazenamento, utilizando um barramento CC. Esse sistema utiliza baterias de lítio como unidade de armazenamento de energia e emprega um EMS (Sistema de Gerenciamento de Energia) local e remoto para equilibrar e otimizar a oferta e a demanda de eletricidade entre a rede, as baterias de armazenamento e os veículos elétricos. Além disso, o sistema pode ser facilmente integrado a sistemas fotovoltaicos (FV), proporcionando vantagens significativas na precificação da eletricidade nos horários de pico e fora de pico e na expansão da capacidade da rede, melhorando assim a eficiência energética geral.
(2) Sistema de carregamento V2G
A tecnologia Vehicle-to-Grid (V2G) utiliza baterias de veículos elétricos para armazenar energia, apoiando a rede elétrica ao permitir a interação entre os veículos e a rede. Isso reduz a pressão causada pela integração de fontes de energia renováveis em larga escala e pelo carregamento generalizado de veículos elétricos, melhorando, em última análise, a estabilidade da rede. Além disso, em áreas como bairros residenciais e complexos comerciais, diversos veículos elétricos podem aproveitar os preços de pico e fora de pico, gerenciar aumentos dinâmicos de carga, responder à demanda da rede e fornecer energia de reserva, tudo por meio do controle centralizado do EMS (Sistema de Gerenciamento de Energia). Para residências, a tecnologia Vehicle-to-Home (V2H) pode transformar baterias de veículos elétricos em uma solução de armazenamento de energia residencial.
(3) Sistema de cobrança ordenado
O sistema de carregamento ordenado utiliza principalmente estações de carregamento rápido de alta potência, ideais para necessidades de carregamento concentradas, como transporte público, táxis e frotas de logística. Os horários de carregamento podem ser personalizados de acordo com o tipo de veículo, com o carregamento ocorrendo fora do horário de pico para reduzir os custos. Além disso, um sistema de gerenciamento inteligente pode ser implementado para otimizar a gestão centralizada da frota.
4. Tendência de desenvolvimento futuro
(1) Desenvolvimento coordenado de cenários diversificados complementados por estações de carregamento centralizadas + distribuídas a partir de estações de carregamento centralizadas únicas
Estações de carregamento distribuídas baseadas em destinos servirão como uma adição valiosa à rede de carregamento aprimorada. Ao contrário das estações centralizadas, onde os usuários procuram ativamente por carregadores, essas estações serão integradas a locais que as pessoas já estão visitando. Os usuários podem carregar seus veículos durante estadias prolongadas (normalmente mais de uma hora), onde o carregamento rápido não é essencial. A potência de carregamento dessas estações, normalmente variando de 20 a 30 kW, é suficiente para veículos de passeio, fornecendo um nível razoável de energia para atender às necessidades básicas.
(2) Grande participação de mercado de 20 kW para desenvolvimento de mercado de configuração diversificada de 20/30/40/60 kW
Com a mudança para veículos elétricos de alta voltagem, há uma necessidade urgente de aumentar a voltagem máxima de carregamento das pilhas de carregamento para 1000 V, a fim de acomodar o uso generalizado de modelos de alta voltagem no futuro. Essa mudança apoia as melhorias necessárias na infraestrutura das estações de carregamento. O padrão de tensão de saída de 1000 V conquistou ampla aceitação na indústria de módulos de carregamento, e os principais fabricantes estão introduzindo progressivamente módulos de carregamento de alta voltagem de 1000 V para atender a essa demanda.
A Linkpower se dedica há mais de 8 anos a fornecer P&D, incluindo software, hardware e aparência para estações de carregamento de veículos elétricos CA/CC. Obtivemos as certificações ETL / FCC / CE / UKCA / CB / TR25 / RCM. Utilizando o software OCPP1.6, concluímos testes com mais de 100 provedores de plataforma OCPP. Atualizamos o OCPP1.6J para OCPP2.0.1, e a solução EVSE comercial foi equipada com o módulo IEC/ISO15118, o que representa um passo sólido rumo à implementação do carregamento bidirecional V2G.
No futuro, produtos de alta tecnologia, como estações de carregamento para veículos elétricos, energia solar fotovoltaica e sistemas de armazenamento de energia de baterias de lítio (BESS), serão desenvolvidos para fornecer um nível mais alto de soluções integradas para clientes em todo o mundo.
Horário da publicação: 17 de outubro de 2024