1. Einführung in die DC-Ladesäule
In den letzten Jahren hat das schnelle Wachstum von Elektrofahrzeugen (EVs) die Nachfrage nach effizienteren und intelligenteren Ladelösungen erhöht. An der Spitze dieses Wandels stehen Gleichstrom-Ladesäulen, die für ihre Schnellladefähigkeiten bekannt sind. Dank technologischer Fortschritte sind effiziente Gleichstromladegeräte nun darauf ausgelegt, die Ladezeit zu optimieren, die Energienutzung zu verbessern und eine nahtlose Integration in intelligente Netze zu ermöglichen.
Angesichts des kontinuierlich steigenden Marktvolumens trägt die Einführung bidirektionaler OBC (On-Board-Ladegeräte) nicht nur dazu bei, die Bedenken der Verbraucher hinsichtlich Reichweite und Ladeangst zu zerstreuen, indem sie ein schnelles Laden ermöglichen, sondern ermöglicht auch die Funktion von Elektrofahrzeugen als dezentrale Energiespeicherstationen. Diese Fahrzeuge können Strom in das Netz zurückspeisen und so beim Spitzenabbau und Talfüllen helfen. Das effiziente Laden von Elektrofahrzeugen über DC-Schnellladegeräte (DCFC) ist ein wichtiger Trend bei der Förderung des Übergangs zu erneuerbaren Energien. Ultraschnelle Ladestationen integrieren verschiedene Komponenten wie Hilfsstromversorgungen, Sensoren, Energiemanagement und Kommunikationsgeräte. Gleichzeitig sind flexible Fertigungsmethoden erforderlich, um den sich verändernden Ladeanforderungen verschiedener Elektrofahrzeuge gerecht zu werden, was die Konstruktion von DCFC- und ultraschnellen Ladestationen komplexer macht.
Der Unterschied zwischen Wechselstromladen und Gleichstromladen: Beim Wechselstromladen (linke Seite von Abbildung 2) schließen Sie das OBC an eine Standard-Wechselstromsteckdose an und das OBC wandelt Wechselstrom in den entsprechenden Gleichstrom um, um die Batterie aufzuladen. Beim DC-Laden (rechte Seite von Abbildung 2) lädt die Ladesäule die Batterie direkt.
2. Zusammensetzung des DC-Ladesäulensystems
(1) Komplette Maschinenkomponenten
(2) Systemkomponenten
(3) Funktionsblockdiagramm
(4) Ladestapel-Subsystem
Gleichstrom-Schnellladegeräte der Stufe 3 (L3) umgehen das On-Board-Ladegerät (OBC) eines Elektrofahrzeugs, indem sie die Batterie direkt über das Batteriemanagementsystem (BMS) des Elektrofahrzeugs laden. Dieser Bypass führt zu einer deutlichen Steigerung der Ladegeschwindigkeit, wobei die Ausgangsleistung des Ladegeräts zwischen 50 kW und 350 kW liegt. Die Ausgangsspannung variiert typischerweise zwischen 400 V und 800 V, wobei neuere Elektrofahrzeuge tendenziell zu 800-V-Batteriesystemen tendieren. Da L3-DC-Schnellladegeräte die dreiphasige AC-Eingangsspannung in DC umwandeln, verwenden sie ein AC-DC-Leistungsfaktorkorrektur-Frontend (PFC), das einen isolierten DC-DC-Wandler enthält. Dieser PFC-Ausgang wird dann mit der Batterie des Fahrzeugs verbunden. Um eine höhere Leistungsabgabe zu erreichen, werden häufig mehrere Leistungsmodule parallel geschaltet. Der Hauptvorteil von L3-DC-Schnellladegeräten ist die deutliche Verkürzung der Ladezeit für Elektrofahrzeuge
Der Ladestapelkern ist ein einfacher AC-DC-Wandler. Es besteht aus einer PFC-Stufe, einem DC-Bus und einem DC-DC-Modul
Blockdiagramm der PFC-Stufe
Funktionsblockdiagramm des DC-DC-Moduls
3. Schema des Ladesäulen-Szenarios
(1) Optisches Speicherladesystem
Da die Ladeleistung von Elektrofahrzeugen zunimmt, kann die Stromverteilungskapazität an Ladestationen den Bedarf oft nicht mehr decken. Um dieses Problem anzugehen, wurde ein speicherbasiertes Ladesystem entwickelt, das einen Gleichstrombus nutzt. Dieses System verwendet Lithiumbatterien als Energiespeichereinheit und nutzt lokale und entfernte EMS (Energiemanagementsysteme), um Stromangebot und -nachfrage zwischen dem Netz, den Speicherbatterien und den Elektrofahrzeugen auszugleichen und zu optimieren. Darüber hinaus lässt sich das System problemlos in Photovoltaikanlagen (PV) integrieren, was erhebliche Vorteile bei der Strompreisgestaltung zu Spitzen- und Nebenzeiten sowie bei der Erweiterung der Netzkapazität bietet und so die Gesamtenergieeffizienz verbessert.
(2) V2G-Ladesystem
Die Vehicle-to-Grid (V2G)-Technologie nutzt Elektrofahrzeugbatterien zur Energiespeicherung und unterstützt das Stromnetz, indem sie die Interaktion zwischen Fahrzeugen und dem Netz ermöglicht. Dies verringert die Belastung, die durch die Integration großer erneuerbarer Energiequellen und das weit verbreitete Laden von Elektrofahrzeugen entsteht, und verbessert letztendlich die Netzstabilität. Darüber hinaus können in Gebieten wie Wohnvierteln und Bürokomplexen zahlreiche Elektrofahrzeuge über ein zentralisiertes EMS (Energiemanagementsystem) von Spitzen- und Nebenzeiten profitieren, dynamische Laststeigerungen bewältigen, auf die Netznachfrage reagieren und Notstrom bereitstellen. Kontrolle. Für Haushalte kann die Vehicle-to-Home (V2H)-Technologie Elektrofahrzeugbatterien in eine Energiespeicherlösung für zu Hause verwandeln.
(3) Geordnetes Ladesystem
Das bestellte Ladesystem nutzt in erster Linie Hochleistungs-Schnellladestationen, die sich ideal für konzentrierte Ladebedürfnisse wie öffentliche Verkehrsmittel, Taxis und Logistikflotten eignen. Ladepläne können je nach Fahrzeugtyp individuell angepasst werden, wobei der Ladevorgang außerhalb der Stromzeiten erfolgt, um die Kosten zu senken. Darüber hinaus kann ein intelligentes Managementsystem implementiert werden, um das zentrale Flottenmanagement zu optimieren.
4. Zukünftiger Entwicklungstrend
(1) Koordinierte Entwicklung diversifizierter Szenarien, ergänzt durch zentrale + verteilte Ladestationen aus einzelnen zentralen Ladestationen
Zielbasierte verteilte Ladestationen werden eine wertvolle Ergänzung des erweiterten Ladenetzwerks sein. Im Gegensatz zu zentralisierten Stationen, an denen Benutzer aktiv nach Ladegeräten suchen, werden diese Stationen in Orte integriert, die bereits von Menschen besucht werden. Benutzer können ihre Fahrzeuge bei längeren Aufenthalten (in der Regel über eine Stunde) aufladen, bei denen schnelles Aufladen nicht entscheidend ist. Die Ladeleistung dieser Stationen liegt typischerweise zwischen 20 und 30 kW und reicht für Personenkraftwagen aus, um den Grundbedarf ausreichend zu decken.
(2) 20-kW-Markt mit großem Anteil bis hin zur Marktentwicklung mit diversifizierter Konfiguration von 20/30/40/60 kW
Mit der Verlagerung hin zu Elektrofahrzeugen mit höherer Spannung besteht die dringende Notwendigkeit, die maximale Ladespannung von Ladesäulen auf 1000 V zu erhöhen, um der künftigen weiten Verbreitung von Hochspannungsmodellen gerecht zu werden. Dieser Schritt unterstützt den notwendigen Ausbau der Infrastruktur für Ladestationen. Der 1000-V-Ausgangsspannungsstandard hat in der Lademodulindustrie breite Akzeptanz gefunden, und wichtige Hersteller führen nach und nach 1000-V-Hochspannungslademodule ein, um dieser Nachfrage gerecht zu werden.
Linkpower widmet sich seit mehr als 8 Jahren der Bereitstellung von Forschung und Entwicklung einschließlich Software, Hardware und Erscheinungsbild für AC/DC-Ladesäulen für Elektrofahrzeuge. Wir haben ETL-, FCC-, CE-, UKCA-, CB-, TR25- und RCM-Zertifikate erhalten. Mit der OCPP1.6-Software haben wir Tests mit mehr als 100 OCPP-Plattformanbietern abgeschlossen. Wir haben OCPP1.6J auf OCPP2.0.1 aktualisiert und die kommerzielle EVSE-Lösung wurde mit dem IEC/ISO15118-Modul ausgestattet, was einen soliden Schritt zur Realisierung des bidirektionalen V2G-Ladens darstellt.
In Zukunft werden High-Tech-Produkte wie Ladesäulen für Elektrofahrzeuge, Solar-Photovoltaik und Lithium-Batterie-Energiespeichersysteme (BESS) entwickelt, um Kunden auf der ganzen Welt ein höheres Maß an integrierten Lösungen zu bieten.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 17. Okt. 2024