Cum ajustează stațiile de încărcare rapidă viteza de încărcare?

Dacă v-ați oprit vreodată la o stație de încărcare rapidă cu o mașină electrică moartă sau pe moarte, doar ca să vă conectați și să urmăriți cum ecranul încărcătorului sare de la 150 kW la 80 kW un minut mai târziu, probabil v-ați întrebat: de ce se schimbă viteza? În calitate de furnizor de stații de încărcare rapidă, primesc această întrebare tot timpul de la noi proprietari de vehicule electrice, trecători curioși și chiar și alți proprietari de afaceri care doresc să-și instaleze propria infrastructură de încărcare. Adevărul este că viteza de încărcare rapidă nu este fixă ​​– este un dus-întors dinamic între stație, mașină și chiar factori externi, cum ar fi vremea și cererea rețelei. Să dezvăluim cum funcționează acest lucru și de ce este important pentru oricine se bazează peÎncărcare rapidă pentru mașini Evpentru a-și menține călătoriile pe drumul cel bun.

Mai întâi, să începem cu cel mai mare jucător din acest dans: sistemul de gestionare a bateriei EV sau BMS. Gândiți-vă la BMS ca la creierul acumulatorului. Sarcina sa este de a monitoriza fiecare celulă din baterie - temperatura, starea de încărcare (SOC), tensiunea și chiar cât de mult curent poate suporta fiecare celulă în siguranță la un moment dat. Când conectați la un încărcător rapid, BMS și unitatea de control proprie a încărcătorului (denumită adesea unitatea de control al puterii sau PCU) au o conversație rapidă folosind un protocol standard precum CCS sau CHAdeMO. Acest chat nu este negociabil: îi spune încărcătorului: „Hei, bateria mea poate consuma X putere chiar acum – nu-mi da mai mult decât atât, altfel voi risca să mă supraîncălzi sau să deteriorez celulele”.

De exemplu, când ajungeți la o stație cu o baterie complet descărcată, BMS-ul va spune încărcătorului că bateria este gata să preia puterea maximă - să zicem, 350 kW, ceea ce este obișnuit la vehiculele electrice cu rază lungă mai noi. De aceea, noii proprietari de vehicule electrice sunt adesea șocați când trec de la 0% la 50% în 10 minute. Dar odată ce bateria atinge aproximativ 80% SOC, chimia se schimbă. Bateriile cu litiu-ion se încarcă cel mai repede atunci când există un flux mare de ioni de la catod la anod, dar odată ce anodul este aproape complet saturat cu ioni, nu poate accepta atât de mulți fără a risca placarea cu litiu - un proces în care litiu-metal se acumulează pe anod, ceea ce poate provoca scurtcircuite în timp. Pentru a preveni acest lucru, BMS îi spune încărcătorului să reducă alimentarea. Dintr-o dată, acel încărcător de 350 kW pompează 100 kW, iar restul de 20% din încărcare durează 20 sau 30 de minute în loc de 10. Nu este o defecțiune a încărcătorului, ci BMS-ul care vă protejează bateria pe termen lung. Acesta este motivul pentru care oricine caută o infrastructură de încredere și scalabilă ar trebui să verificeStații de încărcare rapidă pentru mașini electriceconceput pentru a funcționa cu o gamă largă de protocoale de comunicație BMS.

Următorul: hardware-ul și designul încărcătorului. Nu toate încărcătoarele rapide sunt create la fel, iar capacitatea lor de a regla viteza din mers depinde de modul în care sunt construite. Cele mai multe încărcătoare rapide publice moderne sunt încărcătoare rapide DC (DCFC), care ocolesc încărcătorul de bord al mașinii tale și trimit curent direct direct la baterie - acesta este ceea ce permite vitezele mari pe care ne bazăm cu toții. Dar chiar și cel mai puternic DCFC are limite și poate furniza putere doar atât de repede cât pot suporta componentele sale interne. De exemplu, un încărcător de 50 kW este limitat de modulele sale de putere, sistemul de răcire și cablaj să împingă doar 50 kW la vârf. Dar chiar și un încărcător de 150 kW nu va descărca doar 150 kW în fiecare mașină conectată. PCU-ul său este programat să ajusteze puterea de ieșire în timp real pe baza semnalelor pe care le primește de la BMS, dar și pe propria capacitate hardware. Dacă temperatura internă a încărcătorului devine prea ridicată - să zicem, pentru că a funcționat la 150 kW fără oprire timp de trei ore la 95 de grade - va reduce puterea pentru a preveni supraîncălzirea și deteriorarea. De aceea, uneori, veți vedea un încărcător care ar trebui să fie capabil să ruleze viteze mari în zilele înăbușitoare de vară: se protejează și, la rândul său, mașina dumneavoastră.

Pentru cei care preferă încărcarea acasă, se aplică aceeași logică, deși la niveluri de putere mai mici. OIncarcator de casa de 50kwfuncționează cu BMS pentru a regla viteza, dar deoarece încărcarea acasă se face adesea peste noapte, când nu aveți nevoie de viteză atât de mare, aceste încărcătoare acordă de obicei prioritate eficienței față de puterea de vârf. Se ajustează în continuare: dacă BMS-ul tău spune că bateria este rece, ar putea furniza o putere mai mică până când bateria se încălzește, pentru a preveni deteriorarea. Dacă rețeaua se confruntă cu o cerere maximă (să zicem, o seară fierbinte de vară când toată lumea funcționează la curent alternativ), încărcătorul dvs. de acasă ar putea, de asemenea, să reducă puțin puterea pentru a evita suprasolicitarea rețelei locale. De aceeaPuncte de încărcare la domiciliuconcepute cu funcționalitatea rețelei inteligente devin din ce în ce mai populare – se pot coordona cu companiile de utilități pentru a ajusta viteza de încărcare în funcție de nevoile rețelei, permițându-vă adesea să încărcați mai ieftin în orele de vârf, menținând totuși bateria sănătoasă.

Factorii externi joacă, de asemenea, un rol important în modul în care stațiile de încărcare își ajustează viteza, iar unul dintre cei mai subestimați este temperatura. Bateriile sunt capricioase: nu se încarcă bine când sunt prea reci sau prea calde. La temperaturi de îngheț, ionii de litiu se mișcă mult mai lent, așa că, chiar dacă BMS-ul tău este gata să accepte putere mare, reacția chimică nu poate ține pasul. Ca rezultat, BMS va limita viteza de încărcare pentru a preveni deteriorarea. De aceea, în mijlocul unei zile reci de iarnă, s-ar putea să observi că încărcătorul tău rapid oferă doar jumătate din puterea sa obișnuită în primele 10 minute de încărcare. Dimpotrivă, dacă bateria este prea fierbinte - ca după ce ați condus 30 de minute pe autostradă la 100 de grade - fluxul de ioni poate deveni instabil, astfel încât BMS-ul va încetini încărcarea până când bateria se răcește. Unele încărcătoare rapide avansate au, de asemenea, precondiționare integrată a bateriei, care încălzește sau răcește bateria înainte de a începe încărcarea folosind puterea de la rețea. Dacă trageți la un încărcător public cu o baterie rece, încărcătorul poate întârzia puterea de vârf cu câteva minute pentru a aduce bateria la temperatura optimă (aproximativ 20-25°C) înainte de a crește viteza, economisind timp pe termen lung.

Cererea de rețea este un alt factor extern cheie, în special pentru stațiile publice de încărcare rapidă. Adesea, utilitățile percep mai mult pentru energie electrică în orele de vârf (de obicei la prânz și seara devreme) și pentru a evita copleșirea rețelei, mulți operatori de stații de încărcare instalează încărcătoare care pot ajusta puterea de ieșire în funcție de capacitatea rețelei. De exemplu, dacă o rețea locală poate suporta doar 1 MW de putere pentru un grup de încărcătoare și există 10 DCFC-uri capabile fiecare de 150 kW, sistemul de management al rețelei va aloca puterea în mod dinamic. Dacă se încarcă o singură mașină, poate obține cei 150 kW. Dacă două mașini se conectează în același timp, sistemul va împărți puterea disponibilă - să zicem, 100 kW fiecare - astfel încât niciuna să nu fie înfometată și rețeaua să nu fie supraîncărcată. Acesta este un motiv important pentru care încărcătoarele publice moderne sunt mai inteligente decât modelele mai vechi; pot comunica nu doar cu mașina dvs., ci și cu rețeaua locală pentru a regla viteza în timp real, asigurându-vă că încărcarea este eficientă pentru toată lumea. Ca furnizor deStație publică de încărcare rapidă DCsoluții, proiectăm unitățile noastre cu module de gestionare a rețelei încorporate care fac această ajustare dinamică fără probleme, astfel încât operatorii să nu fie nevoiți să-și facă griji cu privire la constrângerile rețelei care reduc viteza de încărcare a clienților lor.

De asemenea, este important să distrugem un mit comun: un încărcător cu putere mai mare nu este întotdeauna mai rapid. Un încărcător de 350 kW este atât de rapid cât bateria dumneavoastră poate accepta putere. Dacă BMS-ul VE-ului dvs. poate suporta doar 100 kW la o anumită stare de încărcare, conectarea la un încărcător de 350 kW vă va oferi maxim 100 kW, indiferent cât de puternic este încărcătorul. De aceea, vehiculele electrice mai noi, cu acumulatori mai mari și mai avansate, sunt concepute pentru a gestiona niveluri mai mari de putere, astfel încât să poată profita de cele mai rapide încărcătoare de pe piață. De exemplu, un Tesla Model 3 cu o baterie de 75 kWh poate consuma până la 250 kW, în timp ce un Nissan Leaf mai vechi cu o baterie de 40 kWh are o putere maximă de aproximativ 50 kW. Deci, atunci când Leaf se conectează la un încărcător de 350 kW, se va încărca doar la 50 kW pentru cea mai mare parte a încărcării, până când atinge limita superioară SOC, apoi încetinește și mai mult. Această nepotrivire este intenționată și este vorba despre longevitatea și siguranța bateriei.

Deci, ce înseamnă acest lucru pentru tine, ca șofer de vehicule electrice sau o companie care dorește să instaleze infrastructura de încărcare? Pentru șoferi, înțelegerea modului în care se ajustează viteza de încărcare poate elimina stresul din călătoriile lungi. Dacă ajungeți la un încărcător și acesta funcționează mai lent decât este anunțat, nu este aproape niciodată un încărcător defect - este BMS-ul dvs. care vă protejează bateria, încărcătorul se răcește singur sau un factor precum temperatura în joc. Pentru companii, alegerea stațiilor de încărcare potrivite înseamnă parteneriat cu furnizori care construiesc încărcătoare care pot comunica eficient cu toate sistemele moderne EV BMS, pot face față cerințelor rețelei externe și se pot adapta la condițiile din lumea reală.

Dacă sunteți gata să investiți în infrastructura de încărcare rapidă pentru afacerea, proprietatea sau flota dvs., suntem aici pentru a vă ajuta. Linia noastră de stații de încărcare rapidă pentru mașini electrice este proiectată cu protocoale de comunicare de ultimă oră, reglare inteligentă a puterii și funcții de siguranță încorporate pentru a asigura o încărcare fiabilă pentru fiecare vehicul electric, de fiecare dată. Indiferent dacă sunteți în căutarea unor încărcătoare rapide DC publice, soluții de încărcare pentru acasă, cum ar fi încărcătorul nostru de acasă de 50 kW, sau aveți nevoie de îndrumare pentru alegerea configurației potrivite pentru nevoile dvs., echipa noastră vă poate ghida prin fiecare pas al procesului. Luați legătura cu noi pentru a afla mai multe despre cum soluțiile noastre de încărcare vă pot satisface nevoile și vă pot menține clienții sau șoferii încărcați și în mișcare.

Referințe

1. Laboratorul Național de Energie Regenerabilă (NREL). (2022). Performanță de încărcare rapidă DC și siguranță baterie. Departamentul de Energie al SUA.
2. Agenția Internațională pentru Energie (AIE). (2023). Infrastructură de încărcare rapidă pentru vehicule electrice: tehnologie, implementare și politică.
3. Societatea Inginerilor Auto (SAE). (2021). Standard pentru sistemul de încărcare conductivă a vehiculelor electrice (SAE J1772/CCS).
4. Universitatea Battery. (2022). Noțiuni fundamentale privind încărcarea bateriei cu litiu-ion. Cadex Electronics Inc.
5. Comisia Electrotehnică Internațională (IEC). (2020). Cerințe de siguranță pentru stația de încărcare rapidă DC (IEC 61851-23).