1. Introducción a la pila de carga de CC
En los últimos años, el rápido crecimiento de los vehículos eléctricos (VE) ha impulsado la demanda de soluciones de carga más eficientes e inteligentes. Los cargadores de CC, conocidos por su rápida capacidad de carga, están a la vanguardia de esta transformación. Gracias a los avances tecnológicos, los cargadores de CC eficientes están diseñados para optimizar el tiempo de carga, optimizar el uso de la energía y ofrecer una integración fluida con las redes inteligentes.
Con el continuo aumento del volumen del mercado, la implementación de cargadores a bordo (OBC) bidireccionales no solo ayuda a aliviar las preocupaciones de los consumidores sobre la autonomía y la ansiedad por la carga al permitir la carga rápida, sino que también permite que los vehículos eléctricos funcionen como estaciones de almacenamiento de energía distribuida. Estos vehículos pueden devolver energía a la red, lo que facilita la reducción de picos de demanda y el llenado de valles de demanda. La carga eficiente de vehículos eléctricos mediante cargadores rápidos de CC (DCFC) es una tendencia clave para promover la transición a las energías renovables. Las estaciones de carga ultrarrápida integran diversos componentes, como fuentes de alimentación auxiliares, sensores, gestión de energía y dispositivos de comunicación. Al mismo tiempo, se requieren métodos de fabricación flexibles para satisfacer las cambiantes demandas de carga de los diferentes vehículos eléctricos, lo que añade complejidad al diseño de los DCFC y las estaciones de carga ultrarrápida.
La diferencia entre la carga de CA y la carga de CC: para la carga de CA (lado izquierdo de la Figura 2), conecte el cargador de batería externo (OBC) a una toma de CA estándar y este convertirá la CA en la CC adecuada para cargar la batería. Para la carga de CC (lado derecho de la Figura 2), el borne de carga carga la batería directamente.
2. Composición del sistema de pila de carga de CC
(1) Componentes completos de la máquina
(2) Componentes del sistema
(3) Diagrama de bloques funcionales
(4) Subsistema de pila de carga
Los cargadores rápidos de CC de nivel 3 (L3) evitan el cargador de a bordo (OBC) de un vehículo eléctrico al cargar la batería directamente a través del sistema de gestión de baterías (BMS) del vehículo eléctrico. Esta derivación permite un aumento significativo de la velocidad de carga, con una potencia de salida del cargador que oscila entre 50 kW y 350 kW. La tensión de salida suele variar entre 400 V y 800 V, y los vehículos eléctricos más nuevos tienden a sistemas de batería de 800 V. Dado que los cargadores rápidos de CC L3 convierten la tensión de entrada de CA trifásica en CC, utilizan un sistema de corrección del factor de potencia (PFC) CA-CC, que incluye un convertidor CC-CC aislado. Esta salida del PFC se conecta a la batería del vehículo. Para lograr una mayor potencia de salida, se suelen conectar varios módulos de potencia en paralelo. La principal ventaja de los cargadores rápidos de CC L3 es la considerable reducción del tiempo de carga para vehículos eléctricos.
El núcleo de la pila de carga es un convertidor CA-CC básico. Consta de una etapa de PFC, un bus de CC y un módulo CC-CC.
Diagrama de bloques de la etapa PFC
Diagrama de bloques funcionales del módulo CC-CC
3. Esquema del escenario de la pila de carga
(1) Sistema de carga de almacenamiento óptico
A medida que aumenta la potencia de carga de los vehículos eléctricos, la capacidad de distribución de energía en las estaciones de carga suele tener dificultades para satisfacer la demanda. Para solucionar este problema, ha surgido un sistema de carga basado en almacenamiento que utiliza un bus de CC. Este sistema utiliza baterías de litio como unidad de almacenamiento de energía y emplea un EMS (Sistema de Gestión de Energía) local y remoto para equilibrar y optimizar la oferta y la demanda de electricidad entre la red eléctrica, las baterías de almacenamiento y los vehículos eléctricos. Además, el sistema se integra fácilmente con sistemas fotovoltaicos (FV), lo que ofrece importantes ventajas en la tarificación de la electricidad en horas punta y valle, así como en la expansión de la capacidad de la red, mejorando así la eficiencia energética general.
(2) Sistema de carga V2G
La tecnología de vehículo a red (V2G) utiliza baterías de vehículos eléctricos para almacenar energía, lo que respalda la red eléctrica al permitir la interacción entre los vehículos y la red. Esto reduce la presión generada por la integración de fuentes de energía renovables a gran escala y la carga generalizada de vehículos eléctricos, mejorando así la estabilidad de la red. Además, en zonas como barrios residenciales y complejos de oficinas, numerosos vehículos eléctricos pueden aprovechar las tarifas en horas punta y valle, gestionar los aumentos dinámicos de carga, responder a la demanda de la red y proporcionar energía de respaldo, todo ello mediante el control centralizado del EMS (Sistema de Gestión de Energía). Para los hogares, la tecnología de vehículo a hogar (V2H) puede transformar las baterías de los vehículos eléctricos en una solución de almacenamiento de energía para el hogar.
(3) Sistema de carga ordenado
El sistema de carga ordenada utiliza principalmente estaciones de carga rápida de alta potencia, ideales para necesidades de carga concentrada, como transporte público, taxis y flotas logísticas. Los horarios de carga se pueden personalizar según el tipo de vehículo, realizándose durante las horas valle para reducir costos. Además, se puede implementar un sistema de gestión inteligente para optimizar la gestión centralizada de la flota.
4. Tendencia de desarrollo futuro
(1) Desarrollo coordinado de escenarios diversificados complementados con estaciones de carga centralizadas y distribuidas a partir de estaciones de carga centralizadas individuales
Las estaciones de carga distribuidas según el destino serán una valiosa incorporación a la red de carga mejorada. A diferencia de las estaciones centralizadas, donde los usuarios buscan cargadores activamente, estas estaciones se integrarán en lugares que la gente ya visita. Los usuarios pueden cargar sus vehículos durante estancias prolongadas (normalmente superiores a una hora), donde la carga rápida no es crucial. La potencia de carga de estas estaciones, que suele oscilar entre 20 y 30 kW, es suficiente para vehículos de pasajeros, proporcionando un nivel de energía razonable para satisfacer las necesidades básicas.
(2) Desarrollo de un mercado con una gran participación de 20 kW en el mercado de configuración diversificada de 20/30/40/60 kW
Con la transición hacia vehículos eléctricos de mayor voltaje, existe una necesidad apremiante de aumentar el voltaje máximo de carga de las estaciones de carga a 1000 V para facilitar el futuro uso generalizado de modelos de alto voltaje. Esta medida facilita las mejoras necesarias en la infraestructura de las estaciones de carga. El estándar de voltaje de salida de 1000 V ha ganado una amplia aceptación en la industria de módulos de carga, y los principales fabricantes están introduciendo progresivamente módulos de carga de alto voltaje de 1000 V para satisfacer esta demanda.
Linkpower se ha dedicado a la I+D, incluyendo software, hardware y diseño para estaciones de carga de vehículos eléctricos CA/CC, durante más de 8 años. Hemos obtenido las certificaciones ETL, FCC, CE, UKCA, CB, TR25 y RCM. Utilizando el software OCPP1.6, hemos realizado pruebas con más de 100 proveedores de plataformas OCPP. Hemos actualizado OCPP1.6J a OCPP2.0.1 y la solución EVSE comercial se ha equipado con el módulo IEC/ISO15118, lo que supone un gran avance hacia la carga bidireccional V2G.
En el futuro, se desarrollarán productos de alta tecnología como estaciones de carga para vehículos eléctricos, energía solar fotovoltaica y sistemas de almacenamiento de energía con baterías de litio (BESS) para brindar un mayor nivel de soluciones integradas para clientes de todo el mundo.
Hora de publicación: 17 de octubre de 2024