Un cargador de vehículo eléctrico (EV) de CC es un tipo de cargador rápido para un vehículo eléctrico (EV) que utiliza corriente continua (CC) para suministrar de manera rápida y eficiente la energía eléctrica de CC necesaria para cargar un vehículo eléctrico individual. En lugar de convertir la corriente alterna (CA) estándar proporcionada por la red eléctrica en electricidad de CA utilizable y luego transferir la CA a la batería del vehículo eléctrico a través de cables conductores, el Cargador de CC para vehículos eléctricos utiliza tecnología avanzada para convertir y entregar directamente la CC de alto voltaje a la batería del vehículo eléctrico.
- Componentes del cargador DC EV
En el mercado, los cargadores DC EV se dividen principalmente en dos categorías: tipo integrado y tipo dividido.
Cargador EV de CC integrado
- Según su nombre, el producto está diseñado con todas las piezas esenciales contenidas en una caja/taza hecha de metal. Los componentes incluyen, entre otros: un cargador con interfaz hombre-máquina, un módulo de comunicación (tablero de control) y dispositivos de protección de seguridad.
- Módulo de cargador: El módulo de cargador es un componente integral del cargador DC EV que convierte CA de la red eléctrica a CC, además de controlar tanto el voltaje como la cantidad de corriente utilizada por este dispositivo. El diseño suele ser modular para facilitar la ampliación de la capacidad y el mantenimiento.
- Sistema de enfriamiento: Un sistema enfriado por aire o líquido que proporciona disipación de calor debido a las altas temperaturas resultantes del funcionamiento a alta potencia.
- • HMI: muestra el estado de carga, el costo, el mensaje de error de comunicación, etc. También se puede usar para deslizar tarjetas de crédito o escanear códigos/códigos QR a través de una aplicación móvil.
- • Módulo de control y comunicación: Se utiliza para la regulación dinámica de la potencia y la protección del control del cargador DC EV que se comunica con el vehículo, así como con la red eléctrica y el sistema de gestión en segundo plano.
- • Los dispositivos de protección de seguridad incluyen: Protección contra sobretensión/sobrecorriente; monitor de aislamiento; interruptores de parada de emergencia; etc.
Cargador EV de CC de tipo dividido
El propio nombre sugiere que consta de dos partes: la unidad principal y los terminales.
- La unidad principal es el núcleo de control y conversión de energía; convierte CA en CC, modula el voltaje y la corriente de salida de acuerdo con los requisitos de carga y realiza una carga rápida.
- Los terminales son los principales responsables de conectarse a la pistola de carga, gestionar el estado de la interfaz de carga, detectar si un vehículo está conectado y las operaciones del usuario, controlar el inicio y parada de la carga y monitorear en tiempo real el proceso de carga para garantizar la seguridad en la carga.
Ventajas de los cargadores de CC para vehículos eléctricos de tipo dividido sobre los integrados
- Los cargadores de vehículos eléctricos de CC de tipo dividido se pueden configurar con múltiples terminales y más pistolas de carga, mientras que los integrados generalmente tienen solo dos pistolas de carga.
- Los cargadores de tipo dividido se utilizan generalmente para unidades principales de mayor potencia (por encima de 480 kW), equipadas con 8 ~ 16 pistolas de carga con una granularidad de 30 kW ~ 60 kW. Cuanto menor sea la granularidad, mayor será la capacidad de distribución dinámica.
- Debido a su mayor potencia, los terminales de tipo dividido generalmente están equipados con terminales refrigerados por líquido, que pueden alcanzar una potencia de 600 kW ~ 800 kW.
- Sistema de protección de seguridad de cargadores DC EV
La siguiente es una descripción de los equipos de carga de CC (carga conductiva externa), denominados abreviadamente “cargadores”:
- Un circuito de alimentación auxiliar de baja tensión debe tener una tensión nominal de 12 ± 1,2 V y una corriente nominal máxima de 10 A.
- Se debe implementar lo siguiente en todos los cargadores: 1) dispositivo de prevención de contraflujo de corriente, 2) función de descarga, 3) dispositivo de monitoreo de aislamiento (IMD).
- El controlador del dispositivo puede monitorear el estado de los contactores de CC C1 y C2, y los interruptores S3 y S4, y controlar su encendido y apagado; el controlador del vehículo puede monitorear el estado de los contactores de CC C5 y C6, y controlar su encendido y apagado.
- El controlador del vehículo se puede configurar con una función de detección del circuito de suministro de energía auxiliar de bajo voltaje. Si el vehículo eléctrico proporciona su propia fuente de alimentación auxiliar de bajo voltaje, debe estar aislado de la fuente de alimentación auxiliar del cargador y no debe haber ninguna salida de voltaje en la fuente de alimentación auxiliar de bajo voltaje A+ y A- del lado del vehículo.
- Principio de funcionamiento de los cargadores de CC para vehículos eléctricos
- Conexión a la red eléctrica: conectada a una entrada de CA trifásica de la red, generalmente a un nivel de 380 V CA.
- Conversión de energía CA/CC: el módulo de carga convierte la entrada de CA en una salida de CC de alto voltaje (generalmente 200-1000 V CC) y controla la cantidad de energía de salida que proporciona el cargador.
- Comunicación del vehículo eléctrico: para comunicarse con el sistema de gestión de batería (BMS) del vehículo eléctrico, el cargador deberá comunicarse con él a través de un protocolo de comunicación adecuado (por ejemplo, CCS) para confirmar el estado actual de carga (SOC), la temperatura y el voltaje de la batería, así como el perfil de carga necesario de la batería.
- Transmisión de energía: realice la carga en modo CC/CV de acuerdo con las instrucciones proporcionadas por BMS, mientras que parámetros como voltaje, corriente y temperatura se monitorearán en tiempo real.
- Finalizar la carga: detenga el suministro de energía una vez que se alcance el nivel de batería objetivo o cuando el usuario lo detenga manualmente y guarde los datos de carga.
- Lógica de control clave
Distribución dinámica de energía
Ajuste la potencia de salida según la carga de la red y las necesidades del vehículo.
Por ejemplo, una estación de carga de 360 kW:
Granularidad mínima: 30kW.
Modo de carga de compensación-que distribuye la energía de manera más uniforme, permite que cada vehículo de carga obtenga la eficiencia de carga más equilibrada. Es adecuado para las pausas de carga de flotas de vehículos en funcionamiento.
Modo de carga prioritario-que da prioridad a la carga de vehículos con niveles bajos de batería para su distribución, consigue la máxima eficiencia. Permite que los vehículos en espera repongan energía rápidamente y optimiza el tiempo de espera en la cola.
- Tendencias de desarrollo de cargadores de CC para vehículos eléctricos
Alta potencia
- Objetivo: Mejorar la eficiencia de carga para reducir el tiempo de espera de los usuarios.
- Dirección tecnológica: Los cargadores ultrarrápidos de más de 1000 kW aumentan la densidad de potencia al poner en paralelo varios módulos o utilizar nuevos materiales como GaN/SiC; La tecnología de carga ultrarrápida refrigerada por líquido resuelve el problema de la disipación de calor de alta potencia y admite una mayor potencia de salida.
Modularización e Inteligencia
- El diseño modular se utiliza para combinar varios módulos de carga para satisfacer numerosos requisitos de energía entre 120 y 1000 kW.
- La integración de IoT e IA brinda la capacidad de administrar y optimizar su solución de carga desde un punto central mediante software. IoT le permite monitorear su solución de carga de forma remota para que pueda recibir alertas cuando se detecten fallas y optimizar la estrategia de carga observando la carga en la red eléctrica y el comportamiento del usuario a través de IA.
Estandarización y compatibilidad
- Propuesta de Valor • Protocolos de comunicación unificados: Permitir la interoperabilidad de vehículos con cargadores de diferentes marcas; por ejemplo, compatibilidad CCS/GB/T.
- Integración de estándares globales: reduzca la redundancia de equipos y los aumentos de costos causados por las diferencias estándar.
Integración de Internet Energético
- V2G: Los cargadores de vehículos eléctricos que utilizan corriente continua pueden enviar electricidad de regreso a través de la red eléctrica con fines de reducción de picos y regulación de frecuencia.
- Integración de almacenamiento-carga fotovoltaico: La integración de sistemas fotovoltaicos y de almacenamiento de energía permite reciclar energía verde.
Costo y protección ambiental
- Reducción de costos: Ahorre en costos de equipos mediante la producción a granel, la reutilización de módulos y nuevos materiales como el carburo de silicio.
- Diseño ambiental: Consuma menos mientras disipa el calor, utilice materiales reciclables y reduzca la huella de carbono.
- Resumen
El concepto de “velocidad de carga similar a la del repostaje” se irá haciendo realidad poco a poco. Con un cargador de CC para vehículos eléctricos, puede cargar la batería de un vehículo eléctrico a 80% en el tiempo que lleva ir al baño.
Con el desarrollo de la tecnología de inteligencia artificial y la optimización continua de los algoritmos de programación de energía, las ventajas de los cargadores de vehículos eléctricos de CC de tipo dividido serán más prominentes. Pueden concentrar la carga cuando están inactivos y cargar de manera ordenada durante los períodos pico, lo que mejora en gran medida la eficiencia de la carga.
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