1. Введение в зарядный блок постоянного тока
В последние годы стремительный рост числа электромобилей (ЭМ) обусловил спрос на более эффективные и интеллектуальные решения для зарядки. Зарядные устройства постоянного тока, известные своей быстрой зарядкой, находятся в авангарде этой трансформации. Благодаря развитию технологий эффективные зарядные устройства постоянного тока теперь разрабатываются для оптимизации времени зарядки, повышения эффективности использования энергии и обеспечения бесшовной интеграции с интеллектуальными сетями.
В условиях непрерывного роста объёма рынка внедрение двунаправленных бортовых зарядных устройств (OBC) не только помогает снизить беспокойство потребителей по поводу запаса хода и скорости зарядки, обеспечивая быструю зарядку, но и позволяет электромобилям функционировать в качестве станций распределённого хранения энергии. Эти транспортные средства могут возвращать электроэнергию в сеть, способствуя сглаживанию пиков нагрузки и заполнению пиков нагрузки. Эффективная зарядка электромобилей с помощью быстрых зарядных устройств постоянного тока (DCFC) является одним из основных трендов в продвижении перехода на возобновляемые источники энергии. Сверхбыстрые зарядные станции интегрируют различные компоненты, такие как вспомогательные источники питания, датчики, системы управления питанием и устройства связи. В то же время, для удовлетворения меняющихся требований к зарядке различных электромобилей требуются гибкие методы производства, что усложняет конструкцию DCFC и сверхбыстрых зарядных станций.
Разница между зарядкой переменным и постоянным током: при зарядке переменным током (левая часть рисунка 2) подключается к стандартной розетке переменного тока, и OBC преобразует переменный ток в постоянный для зарядки аккумулятора. При зарядке постоянным током (правая часть рисунка 2) зарядное устройство заряжает аккумулятор напрямую.
2. Состав системы зарядки постоянного тока
(1) Комплектные компоненты машины
(2) Компоненты системы
(3) Функциональная блок-схема
(4) Подсистема зарядной сваи
Быстрые зарядные устройства постоянного тока уровня 3 (L3) обходят бортовое зарядное устройство (OBC) электромобиля, заряжая аккумулятор непосредственно через систему управления аккумулятором электромобиля (BMS). Этот обход обеспечивает значительное увеличение скорости зарядки, при этом выходная мощность зарядного устройства варьируется от 50 до 350 кВт. Выходное напряжение обычно варьируется от 400 до 800 В, а в новых электромобилях наблюдается тенденция к использованию аккумуляторных систем на 800 В. Поскольку быстрые зарядные устройства постоянного тока уровня L3 преобразуют трехфазное входное переменное напряжение в постоянное, они используют входной каскад коррекции коэффициента мощности (ККМ) переменного тока в постоянный, включающий изолированный преобразователь постоянного тока в постоянный. Этот выход ККМ затем подключается к аккумулятору автомобиля. Для достижения более высокой выходной мощности несколько модулей питания часто подключаются параллельно. Основным преимуществом быстрых зарядных устройств постоянного тока уровня L3 является значительное сокращение времени зарядки электромобилей.
Зарядное ядро представляет собой базовый преобразователь переменного тока в постоянный. Оно состоит из каскада коррекции коэффициента мощности, шины постоянного тока и модуля постоянного тока.
Блок-схема ступени PFC
Функциональная блок-схема модуля DC-DC
3. Схема сценария зарядной сваи
(1) Система зарядки оптического накопителя
По мере увеличения мощности зарядки электромобилей мощности распределения электроэнергии на зарядных станциях часто не хватает для удовлетворения спроса. Для решения этой проблемы была разработана система зарядки с накопителем энергии, использующая шину постоянного тока. Эта система использует литиевые аккумуляторы в качестве накопителя энергии и использует локальную и удаленную систему управления энергопотреблением (EMS) для балансировки и оптимизации спроса и предложения электроэнергии между сетью, аккумуляторными батареями и электромобилями. Кроме того, система легко интегрируется с фотоэлектрическими системами (PV), обеспечивая значительные преимущества в ценообразовании на электроэнергию в пиковые и внепиковые часы, а также в расширении пропускной способности сети, тем самым повышая общую энергоэффективность.
(2) Система зарядки V2G
Технология «Vehicle-to-Grid» (V2G) использует аккумуляторы электромобилей для хранения энергии, поддерживая энергосистему за счет взаимодействия между транспортными средствами и сетью. Это снижает нагрузку, вызванную интеграцией крупных возобновляемых источников энергии и повсеместной зарядкой электромобилей, в конечном итоге повышая стабильность сети. Кроме того, в таких районах, как жилые кварталы и офисные комплексы, многочисленные электромобили могут использовать преимущества пиковых и внепиковых тарифов, управлять динамическим ростом нагрузки, реагировать на спрос в сети и обеспечивать резервное питание — всё это благодаря централизованному управлению EMS (системой управления энергопотреблением). Для домохозяйств технология «Vehicle-to-Home» (V2H) может превратить аккумуляторы электромобилей в решение для хранения энергии в домашних условиях.
(3) Упорядоченная система тарификации
Система упорядоченной зарядки в первую очередь использует мощные станции быстрой зарядки, идеально подходящие для концентрированной зарядки, например, общественного транспорта, такси и логистических автопарков. Графики зарядки можно настраивать в зависимости от типа транспортного средства, при этом зарядка осуществляется в часы пониженной нагрузки для снижения затрат. Кроме того, можно внедрить интеллектуальную систему управления для оптимизации централизованного управления автопарком.
4.Тенденции будущего развития
(1) Скоординированная разработка разнообразных сценариев, дополненных централизованными и распределенными зарядными станциями на основе единых централизованных зарядных станций
Распределённые зарядные станции, привязанные к месту назначения, станут ценным дополнением к расширенной сети зарядных станций. В отличие от централизованных станций, где пользователи активно ищут зарядные устройства, эти станции будут интегрированы в места, которые люди уже посещают. Пользователи смогут заряжать свои автомобили во время длительных стоянок (обычно более часа), когда быстрая зарядка не является критичной. Мощность зарядных станций, обычно составляющая от 20 до 30 кВт, достаточна для легковых автомобилей, обеспечивая приемлемый уровень энергии для удовлетворения основных потребностей.
(2) Большая доля рынка 20 кВт для развития рынка диверсифицированной конфигурации 20/30/40/60 кВт
В связи с переходом на электромобили с более высоким напряжением питания возникает острая необходимость в увеличении максимального зарядного напряжения зарядных станций до 1000 В для обеспечения будущего широкого распространения высоковольтных моделей. Это решение способствует необходимой модернизации инфраструктуры зарядных станций. Стандарт выходного напряжения 1000 В получил широкое признание в отрасли зарядных модулей, и ведущие производители постепенно внедряют высоковольтные зарядные модули 1000 В для удовлетворения этого спроса.
Компания Linkpower уже более 8 лет занимается исследованиями и разработками, включая программное обеспечение, аппаратное обеспечение и дизайн зарядных станций переменного/постоянного тока для электромобилей. Мы получили сертификаты ETL/FCC/CE/UKCA/CB/TR25/RCM. Используя программное обеспечение OCPP1.6, мы провели тестирование с участием более 100 поставщиков платформ OCPP. Мы обновили OCPP1.6J до OCPP2.0.1, а коммерческое решение EVSE было оснащено модулем IEC/ISO15118, что является важным шагом на пути к реализации двунаправленной зарядки V2G.
В будущем будут разрабатываться высокотехнологичные продукты, такие как зарядные станции для электромобилей, солнечные фотоэлектрические системы и системы хранения энергии на основе литиевых аккумуляторов (BESS), которые обеспечат более высокий уровень интегрированных решений для клиентов по всему миру.
Время публикации: 17 октября 2024 г.