Как станциите за бързо зареждане регулират скоростта на зареждане?

Ако някога сте спирали до станция за бързо зареждане с мъртва или умираща електрическа кола, само за да се включите и да гледате как екранът на зарядното устройство скача от 150 kW на 80 kW минута по-късно, вероятно сте се чудили: защо скоростта се променя? Като доставчик на станции за бързо зареждане, получавам този въпрос през цялото време от нови собственици на електромобили, любопитни минувачи и дори други собственици на бизнес, които искат да инсталират своя собствена инфраструктура за зареждане. Истината е, че скоростта на бързо зареждане не е фиксирана – това е динамично движение напред-назад между станцията, колата ви и дори външни фактори като времето и търсенето на мрежата. Нека да разберем как работи това и защо има значение за всеки, който разчита наБързо зареждане за електромобилиза да поддържат пътуванията си по правилния път.

Първо, нека започнем с най-големия играч в този танц: системата за управление на батерията на вашето EV или BMS. Мислете за BMS като за мозъка на вашата батерия. Неговата задача е да наблюдава всяка една клетка в батерията – температура, състояние на зареждане (SOC), напрежение и дори колко ток всяка клетка може безопасно да понесе във всеки даден момент. Когато се включите в бързо зарядно устройство, BMS и собственият контролен блок на зарядното устройство (често наричан блок за управление на захранването или PCU) имат бърз разговор, използвайки стандартен протокол като CCS или CHAdeMO. Този чат не подлежи на обсъждане: той казва на зарядното устройство: „Хей, батерията ми може да поеме X количество енергия в момента - не ми давайте повече от това, или рискувам да прегрея или да повредя клетките.“

Например, когато пристигнете на станция с напълно празна батерия, BMS ще каже на зарядното устройство, че батерията е готова да поеме пълна мощност - да речем, 350 kW, което е често срещано при по-новите електромобили за дълги разстояния. Ето защо новите собственици на електромобили често са шокирани, когато стигнат от 0% до 50% за 10 минути. Но след като батерията достигне около 80% SOC, химията се променя. Литиево-йонните батерии се зареждат най-бързо, когато има голям поток от йони от катода към анода, но след като анодът е почти напълно наситен с йони, той не може да приеме толкова много, без да рискува литиево покритие – процес, при който литиевият метал се натрупва върху анода, което може да причини късо съединение с течение на времето. За да предотврати това, BMS казва на зарядното устройство да набере обратно захранването. Изведнъж това зарядно устройство с мощност 350 kW изпомпва 100 kW, а останалите 20% от зареждането отнемат 20 или 30 минути вместо 10. Това не е недостатък на зарядното устройство - това е BMS, който защитава батерията ви за дълги разстояния. Ето защо всеки, който търси надеждна, мащабируема инфраструктура, трябва да провериСтанции за бързо зареждане на електрически автомобилипроектиран да работи с широк набор от BMS комуникационни протоколи.

Следва: хардуерът и дизайнът на зарядното устройство. Не всички бързи зарядни устройства са еднакви и способността им да регулират скоростта в движение зависи от това как са направени. Повечето модерни обществени бързи зарядни устройства са DC бързи зарядни устройства (DCFC), които заобикалят вграденото зарядно устройство на вашия автомобил и изпращат постоянен ток направо към батерията - това е, което позволява високите скорости, на които всички разчитаме. Но дори и най-мощният DCFC има граници и може да доставя енергия толкова бързо, колкото вътрешните му компоненти могат да издържат. Например, зарядно устройство с мощност 50 kW е ограничено от своите модули за захранване, охладителна система и окабеляване само до 50 kW при пикова мощност. Но дори зарядно устройство от 150 kW няма просто да изхвърли 150 kW във всяка включена кола. Неговият PCU е програмиран да регулира изходната мощност в реално време въз основа на сигналите, които получава от BMS, но също и на собствения си хардуерен капацитет. Ако вътрешната температура на зарядното устройство стане твърде висока - да речем, тъй като то работи на 150 kW без прекъсване в продължение на три часа при температура от 95 градуса - то ще намали мощността, за да предотврати прегряване и повреда. Ето защо понякога ще видите зарядно устройство, което трябва да е способно на високи скорости, да работи по-бавно в знойните летни дни: то защитава себе си и на свой ред колата ви.

За тези, които предпочитат зареждане у дома, важи същата логика, но при по-ниски нива на мощност. АДомашно зарядно 50kwработи с вашия BMS, за да регулира скоростта, но тъй като домашното зареждане често се извършва през нощта, когато не се нуждаете толкова от скорост, тези зарядни устройства обикновено дават приоритет на ефективността пред пиковата мощност. Те все още се настройват: ако вашият BMS каже, че батерията ви е студена, те може да доставят по-ниска мощност, докато батерията се загрее, за да предотвратят повреда. Ако мрежата изпитва пиково потребление (да речем гореща лятна вечер, когато всички работят с променлив ток), вашето домашно зарядно устройство може също леко да намали мощността, за да избегнете допълнително натоварване на местната мрежа. Ето защоТочки за зареждане у домапроектирани с функционалност за интелигентна мрежа, стават все по-популярни – те могат да се координират с компаниите за комунални услуги, за да коригират скоростта на зареждане въз основа на нуждите на мрежата, често ви позволяват да зареждате по-евтино в извън пиковите часове, като същевременно поддържате батерията си здрава.

Външните фактори също играят голяма роля за това колко бързо зарядните станции регулират скоростта си, а един от най-недооценените е температурата. Батериите са придирчиви: не се зареждат добре, когато са твърде студени или твърде горещи. При температури на замръзване литиевите йони се движат много по-бавно, така че дори ако вашият BMS е готов да приеме висока мощност, химическата реакция не може да се справи. В резултат на това BMS ще ограничи скоростта на зареждане, за да предотврати повреда. Ето защо по средата на студен зимен ден може да забележите, че вашето бързо зарядно устройство доставя само половината от обичайната си мощност за първите 10 минути на зареждане. Обратно, ако батерията е твърде гореща – например след шофиране 30 минути по магистралата при 100-градусова топлина – йонният поток може да стане нестабилен, така че BMS ще забави зареждането, докато батерията се охлади. Някои усъвършенствани устройства за бързо зареждане също имат интегрирано предварително кондициониране на батерията, което затопля или охлажда батерията, преди да започне зареждането, използвайки енергия от мрежата. Ако спрете до обществено зарядно устройство със студена батерия, зарядното устройство може да забави пиковата мощност за няколко минути, за да доведе батерията до нейната оптимална температура (около 20-25°C), преди да увеличи скоростта, спестявайки ви време в дългосрочен план.

Търсенето на мрежата е друг ключов външен фактор, особено за обществените станции за бързо зареждане. Комуналните предприятия често таксуват повече за електричество по време на пиковите часове (обикновено по обяд и рано вечер) и за да избегнат претоварването на мрежата, много оператори на зарядни станции инсталират зарядни устройства, които могат да регулират изходната мощност въз основа на капацитета на мрежата. Например, ако локална мрежа може да поддържа само 1 MW мощност за група зарядни устройства и има 10 DCFCs, всяка от които може да достигне 150 kW, системата за управление на мрежата ще разпредели мощността динамично. Ако зарежда само една кола, тя може да получи пълните 150 kW. Ако две коли се включат едновременно, системата ще раздели наличната мощност - да речем, 100 kW всяка - така че нито една да не гладува и мрежата да не е претоварена. Това е голяма причина, поради която съвременните обществени зарядни устройства са по-умни от по-старите модели; те могат да комуникират не само с вашия автомобил, но и с местната мрежа, за да регулират скоростта в реално време, като гарантират, че зареждането е ефективно за всички. Като доставчик наОбществена DC станция за бързо зарежданерешения, ние проектираме нашите модули с вградени модули за управление на мрежата, които правят тази динамична настройка безпроблемна, така че операторите не трябва да се тревожат за ограниченията на мрежата, които влошават скоростта на зареждане на техните клиенти.

Също така е важно да разбием един често срещан мит: зарядното устройство с по-висока мощност не винаги е по-бързо. Зарядно устройство с мощност 350 kW е толкова бързо, колкото батерията ви може да приеме енергия. Ако BMS на вашето EV може да се справи само със 100 kW при дадено състояние на зареждане, включването в зарядно устройство с мощност 350 kW ще ви осигури максимум 100 kW, независимо колко мощно е зарядното устройство. Ето защо по-новите електромобили с по-големи, по-усъвършенствани батерии са проектирани да работят с по-високи нива на мощност, така че да могат да се възползват от най-бързите зарядни устройства на пазара. Например, Tesla Model 3 с батерия от 75 kWh може да поеме до 250 kW, докато по-старият Nissan Leaf с батерия от 40 kWh достига максимум около 50 kW. Така че, когато Leaf се включи в зарядно устройство с мощност 350 kW, той ще зарежда само с 50 kW през по-голямата част от заряда, докато достигне горната граница на SOC, след което ще забави още повече. Това несъответствие е умишлено и всичко е свързано с дълготрайността и безопасността на батерията.

И така, какво означава това за вас като шофьор на EV или бизнес, който иска да инсталира инфраструктура за зареждане? За шофьорите разбирането как се регулира скоростта на зареждане може да премахне стреса от дългите пътувания. Ако стигнете до зарядно устройство и то работи по-бавно от рекламираното, то почти никога не е дефектно зарядно устройство – вашият BMS предпазва батерията ви, самото зарядно устройство се охлажда или действа фактор като температура. За бизнеса изборът на правилните станции за зареждане означава партньорство с доставчици, които изграждат зарядни устройства, които могат да комуникират ефективно с всички модерни EV BMS системи, да се справят с външни изисквания на мрежата и да се адаптират към условията в реалния свят.

Ако сте готови да инвестирате в инфраструктура за бързо зареждане за вашия бизнес, собственост или автопарк, ние сме тук, за да ви помогнем. Нашата линия от станции за бързо зареждане на електрически автомобили е проектирана с авангардни комуникационни протоколи, интелигентно регулиране на мощността и вградени функции за безопасност, за да се гарантира надеждно зареждане за всеки EV, всеки път. Независимо дали търсите обществени устройства за бързо зареждане с постоянен ток, решения за домашно зареждане като нашето 50kW домашно зарядно устройство, или имате нужда от насоки за избор на правилната настройка за вашите нужди, нашият екип може да ви преведе през всяка стъпка от процеса. Свържете се с нас, за да научите повече за това как нашите решения за зареждане могат да отговорят на вашите нужди и да поддържат вашите клиенти или шофьори заредени и в движение.

Референции

1. Национална лаборатория за възобновяема енергия (NREL). (2022). Ефективност при бързо зареждане с постоянен ток и безопасност на батерията. Министерството на енергетиката на САЩ.
2. Международна агенция по енергетика (МАЕ). (2023). Инфраструктура за бързо зареждане на електрически превозни средства: технология, внедряване и политика.
3. Общество на автомобилните инженери (SAE). (2021). Стандарт за проводяща система за зареждане на електрически превозни средства (SAE J1772/CCS).
4. Батериен университет. (2022). Основи на зареждането на литиево-йонна батерия. Cadex Electronics Inc.
5. Международна електротехническа комисия (IEC). (2020 г.). Изисквания за безопасност на DC станция за бързо зареждане (IEC 61851-23).