1. Introduzione alla pila di ricarica DC
Negli ultimi anni, la rapida crescita dei veicoli elettrici (EV) ha spinto la domanda di soluzioni di ricarica più efficienti e intelligenti. Le colonnine di ricarica in corrente continua (CC), note per la loro capacità di ricarica rapida, sono in prima linea in questa trasformazione. Grazie ai progressi tecnologici, i caricabatterie in corrente continua efficienti sono ora progettati per ottimizzare i tempi di ricarica, migliorare l'utilizzo dell'energia e offrire una perfetta integrazione con le reti intelligenti.
Con il continuo aumento del volume di mercato, l'implementazione di OBC (caricabatterie di bordo) bidirezionali non solo contribuisce ad alleviare le preoccupazioni dei consumatori in merito all'autonomia e all'ansia da ricarica consentendo una ricarica rapida, ma consente anche ai veicoli elettrici di funzionare come stazioni di accumulo di energia distribuita. Questi veicoli possono restituire energia alla rete, contribuendo a ridurre i picchi di consumo e a riempire le zone di bassa tensione. La ricarica efficiente dei veicoli elettrici tramite caricabatterie rapidi a corrente continua (DCFC) è una tendenza importante nella promozione della transizione verso le energie rinnovabili. Le stazioni di ricarica ultraveloci integrano vari componenti come alimentatori ausiliari, sensori, dispositivi di gestione dell'alimentazione e dispositivi di comunicazione. Allo stesso tempo, sono necessari metodi di produzione flessibili per soddisfare le mutevoli esigenze di ricarica dei diversi veicoli elettrici, aggiungendo complessità alla progettazione di DCFC e stazioni di ricarica ultraveloci.
La differenza tra la ricarica CA e la ricarica CC: per la ricarica CA (lato sinistro della Figura 2), si collega l'OBC a una presa CA standard e l'OBC converte la corrente CA nella corrente continua appropriata per caricare la batteria. Per la ricarica CC (lato destro della Figura 2), la presa di ricarica carica direttamente la batteria.
2. Composizione del sistema di pile di ricarica CC
(1) Componenti di macchine complete
(2) Componenti del sistema
(3) Diagramma a blocchi funzionali
(4) Sottosistema della pila di ricarica
I caricabatterie rapidi CC di Livello 3 (L3) bypassano il caricabatterie di bordo (OBC) di un veicolo elettrico, caricando la batteria direttamente tramite il sistema di gestione della batteria (BMS) del veicolo. Questo bypass porta a un aumento significativo della velocità di ricarica, con una potenza di uscita del caricabatterie che varia da 50 kW a 350 kW. La tensione di uscita varia tipicamente tra 400 V e 800 V, con i veicoli elettrici più recenti che tendono a utilizzare sistemi di batterie a 800 V. Poiché i caricabatterie rapidi CC L3 convertono la tensione di ingresso CA trifase in CC, utilizzano un front-end di correzione del fattore di potenza (PFC) CA-CC, che include un convertitore CC-CC isolato. Questa uscita PFC è quindi collegata alla batteria del veicolo. Per ottenere una maggiore potenza in uscita, più moduli di potenza sono spesso collegati in parallelo. Il principale vantaggio dei caricabatterie rapidi CC L3 è la notevole riduzione dei tempi di ricarica per i veicoli elettrici.
Il nucleo della pila di ricarica è un convertitore CA-CC di base. È costituito da uno stadio PFC, un bus CC e un modulo CC-CC.
Diagramma a blocchi della fase PFC
Schema a blocchi funzionali del modulo DC-DC
3. Schema dello scenario della pila di ricarica
(1) Sistema di ricarica con memoria ottica
Con l'aumento della potenza di ricarica dei veicoli elettrici, la capacità di distribuzione dell'energia presso le stazioni di ricarica spesso fatica a soddisfare la domanda. Per risolvere questo problema, è emerso un sistema di ricarica basato sull'accumulo che utilizza un bus a corrente continua (DC). Questo sistema utilizza batterie al litio come unità di accumulo di energia e impiega un EMS (Energy Management System) locale e remoto per bilanciare e ottimizzare la domanda e l'offerta di elettricità tra la rete, le batterie di accumulo e i veicoli elettrici. Inoltre, il sistema può essere facilmente integrato con i sistemi fotovoltaici, offrendo vantaggi significativi in termini di tariffazione dell'elettricità nelle ore di punta e fuori punta e di espansione della capacità della rete, migliorando così l'efficienza energetica complessiva.
(2) Sistema di ricarica V2G
La tecnologia Vehicle-to-Grid (V2G) utilizza le batterie dei veicoli elettrici per immagazzinare energia, supportando la rete elettrica grazie all'interazione tra i veicoli e la rete stessa. Ciò riduce lo stress causato dall'integrazione di fonti di energia rinnovabile su larga scala e dalla diffusione della ricarica dei veicoli elettrici, migliorando in definitiva la stabilità della rete. Inoltre, in aree come quartieri residenziali e complessi di uffici, numerosi veicoli elettrici possono sfruttare le tariffe di punta e fuori punta, gestire gli aumenti dinamici del carico, rispondere alla domanda della rete e fornire alimentazione di riserva, il tutto tramite il controllo centralizzato EMS (Energy Management System). Per le abitazioni, la tecnologia Vehicle-to-Home (V2H) può trasformare le batterie dei veicoli elettrici in una soluzione di accumulo di energia domestica.
(3) Sistema di tariffazione ordinato
Il sistema di ricarica ordinato utilizza principalmente stazioni di ricarica rapida ad alta potenza, ideali per esigenze di ricarica concentrate come quelle di trasporto pubblico, taxi e flotte logistiche. I programmi di ricarica possono essere personalizzati in base al tipo di veicolo, con la ricarica nelle ore di minore consumo di energia elettrica per ridurre i costi. Inoltre, è possibile implementare un sistema di gestione intelligente per semplificare la gestione centralizzata della flotta.
4. Tendenza di sviluppo futuro
(1) Sviluppo coordinato di scenari diversificati integrati da stazioni di ricarica centralizzate + distribuite da singole stazioni di ricarica centralizzate
Le stazioni di ricarica distribuite, basate sulla destinazione, costituiranno una preziosa aggiunta alla rete di ricarica potenziata. A differenza delle stazioni centralizzate, dove gli utenti cercano attivamente i punti di ricarica, queste stazioni si integreranno nei luoghi già visitati. Gli utenti potranno ricaricare i propri veicoli durante soste prolungate (in genere superiori a un'ora), dove la ricarica rapida non è fondamentale. La potenza di ricarica di queste stazioni, in genere compresa tra 20 e 30 kW, è sufficiente per i veicoli passeggeri, fornendo un livello di potenza ragionevole per soddisfare le esigenze di base.
(2) Sviluppo del mercato di grandi dimensioni da 20 kW a configurazioni diversificate da 20/30/40/60 kW
Con il passaggio a veicoli elettrici ad alta tensione, è diventato urgente aumentare la tensione di ricarica massima delle colonnine di ricarica a 1000 V per soddisfare la futura diffusione dei modelli ad alta tensione. Questa iniziativa supporta i necessari aggiornamenti infrastrutturali per le stazioni di ricarica. Lo standard di tensione di uscita a 1000 V ha ottenuto un'ampia accettazione nel settore dei moduli di ricarica e i principali produttori stanno progressivamente introducendo moduli di ricarica ad alta tensione a 1000 V per soddisfare questa domanda.
Linkpower si dedica da oltre 8 anni alla ricerca e sviluppo di software, hardware e componenti per stazioni di ricarica AC/DC per veicoli elettrici. Abbiamo ottenuto le certificazioni ETL / FCC / CE / UKCA / CB / TR25 / RCM. Utilizzando il software OCPP1.6, abbiamo completato i test con oltre 100 fornitori di piattaforme OCPP. Abbiamo aggiornato OCPP1.6J a OCPP2.0.1 e la soluzione EVSE commerciale è stata dotata del modulo IEC/ISO15118, un passo fondamentale verso la realizzazione della ricarica bidirezionale V2G.
In futuro, prodotti ad alta tecnologia come stazioni di ricarica per veicoli elettrici, pannelli solari fotovoltaici e sistemi di accumulo di energia tramite batterie al litio (BESS) saranno sviluppati per offrire ai clienti di tutto il mondo un livello più elevato di soluzioni integrate.
Data di pubblicazione: 17-10-2024