DC-Schnellladen von Elektrofahrzeugen.

Wie wäre es mit dem DC-Laden bzwDC-Schnellladungfür Elektrofahrzeuge?In diesem Blog lernen wir drei Dinge: Erstens, was sind die wichtigsten Teile eines Gleichstromladegeräts.Zweitens, welche Arten von Anschlüssen werden für das DC-Laden verwendet und drittens, welche Einschränkungen gibt es beim DC-Schnellladen?

Was sind die wichtigsten Aspekte des DC-Ladens?

Schauen wir uns zunächst die wichtigsten Teile eines Gleichstromladegeräts an.DC-Schnellladegerätearbeiten typischerweise mit Ladeleistungen der Stufe drei und sind darauf ausgelegt, elektrische Vektoren schnell aufzuladen, mit einer elektrischen Leistung zwischen 50 Kilowatt und 350 Kilowatt, bei höherem Leistungsbetrieb der Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler.Der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler und die Leistungssteuerkreise werden größer und teurer, weshalb Gleichstrom-Schnellladegeräte als reine Zwangsladegeräte und nicht als selbst gekaufte Ladegeräte implementiert werden.Damit es keinen Platz im Fahrzeug beansprucht und das Schnellladegerät von vielen Nutzern gemeinsam genutzt werden kann.

Lassen Sie uns nun den Leistungsfluss beim DC-Laden vom DC-Ladegerät zur Batterie des Elektrofahrzeugs analysieren.Im ersten Schritt wird der vom Wechselstromnetz bereitgestellte Wechselstrom bzw. Wechselstrom zunächst in Gleichstrom bzw. umgewandeltGleichstromüber einen Gleichrichter in der DC-Ladestation.Anschließend passt die Leistungssteuereinheit die Spannung und den Strom eines Gleichstromwandlers entsprechend an, um die zum Laden der Batterie gelieferte variable Gleichstromleistung zu steuern.

Es gibt Sicherheitsverriegelungen und Schutzschaltungen, die den AV-Anschluss stromlos machen und den Ladevorgang stoppen.Immer wenn ein Fehlerzustand oder eine fehlerhafte Verbindung zwischen dem Elektrofahrzeug und dem Ladegerät vorliegt, spielt das Batteriemanagementsystem oder das BMS die Schlüsselrolle bei der Kommunikation zwischen der Ladestation, der Steuerung der Spannungs- und Stromzufuhr zur Batterie und der Betätigung der Schutzschaltung im Falle einer unsicheren Situation.Beispielsweise werden „Control Area Network“ (kurz „Scan“) oder „Power Line Communication“ (kurz „PLC“) für die Kommunikation zwischen dem Elektrofahrzeug und dem Ladegerät verwendet, nachdem Sie nun eine grundlegende Vorstellung davon haben, wie ein Gleichstromladegerät konfiguriert ist.Schauen wir uns dann die wichtigsten Arten von Gleichstrom-Ladeanschlüssen an. Weltweit werden fünf Arten von Gleichstrom-Ladeanschlüssen verwendet.

Welche Art von Anschlüssen werden zum DC-Laden verwendet?

Das erste ist das CCS oder das kombinierte Ladesystem namens Combo One Connector, das hauptsächlich in den USA verwendet wird. Das zweite ist ein CCS Combo 2 Connector, das hauptsächlich in Europa verwendet wird.Der dritte ist der Asha-Demo-Stecker, der weltweit für Autos japanischer Hersteller verwendet wird, der vierte der DS-Tesla-Gleichstromstecker, der auch zum Laden mit Wechselstrom verwendet wird, und schließlich verfügt China über einen eigenen Gleichstromstecker, der auf dem chinesischen GBT-Standard basiert.

Schauen wir uns nun diese Anschlüsse einzeln an. Das kombinierte Ladesystem oder CCS-Anschlüsse werden auch als Combo oder integrierte integrierte Anschlüsse für Wechselstrom- und Gleichstromladung bezeichnet, die von den Anschlüssen Typ 1 und Typ 2 für Wechselstromladung abgeleitet wurden, indem zwei zusätzliche Pins hinzugefügt wurden die Unterseite für Hochstrom-Gleichstromladung.Die von Typ 1 und Typ 2 abgeleiteten Anschlüsse werden jeweils als Combo 1 und Combo 2 bezeichnet.

Schauen wir uns zunächst den CCS-Combo-1-Stecker auf dieser Folie an. Das angeschlossene Combo-1-Fahrzeug ist auf der linken Seite und der Fahrzeugeingang auf der rechten Seite dargestellt. Der Fahrzeugstecker von Combo-1 ist vom AC-Typ-1-Stecker abgeleitet und behält den Erdungsstift und die 2 Signalstifte, nämlich den Steuerpiloten und den Näherungspiloten, zusätzlich zu den DC-Stromversorgungsstiften, die für schnelles Laden an der Unterseite des Steckers hinzugefügt werden.

Am Fahrzeugeingang entspricht die Pin-Konfiguration im oberen Teil der des AC-Typ-1-Anschlusses für das AC-Laden, während die unteren beiden Pins in ähnlicher Weise für das DC-Laden verwendet werden.Die CCS-Combo-Zwei-Anschlüsse sind von den zwei Wechselstrom-Anschlüssen abgeleitet und behalten den Erdungsstift bei. Die beiden Signalstifte, nämlich der Steuerpilot am Proximity-Pilot und die DC-Stromversorgungsstifte, sind an der Unterseite des Anschlusses hinzugefügt, um auf ähnliche Weise Gleichstromladung mit hoher Leistung zu ermöglichen .

Auf dieser Seite des Fahrzeugs ermöglicht der obere Teil das Wechselstromladen aus dreiphasigem Wechselstrom und der untere Teil.Im Gegensatz zu Typ-1- und Typ-2-Anschlüssen erfolgt das DC-Laden nur über Pulsweitenmodulation oder PWM-Signalsignalisierung auf dem Steuerpiloten. Die Stromleitungskommunikation der SPS wird sowohl in den Ladegeräten Combo 1 als auch Combo 2 verwendet und an der Steuerung erzeugt .

Pilot Power Line Communication ist eine Technologie, die Daten für die Kommunikation auf vorhandenen Stromleitungen überträgt und zur gleichzeitigen Übertragung von Signalen und Strom dient. Die CCS-Combo-Ladegeräte können bis zu 350 Ampere bei einer Spannung zwischen 200 und 1000 Volt liefern.Bei einer maximalen Ausgangsleistung von 350 Kilowatt muss berücksichtigt werden, dass diese Werte durch die Ladenormen laufend angepasst werden, um den Spannungs- und Leistungsanforderungen neuer Elektroautos gerecht zu werden.Der dritte DC-Ladegerättyp ist der Shadow-Anschluss, ein Typ-4-EB-Anschluss mit drei Stromanschlüssen und sechs Signalanschlüssen für diesen Vorgang.Der Shidae Moe verwendet für die Kommunikation das Control Area Network oder Kin-Protokoll in den Kommunikationspins.

Zwischen dem Ladegerät und dem Auto ist eine Control Area Network-Kommunikation ein robuster Fahrzeugkommunikationsstandard, der es Mikrocontrollern und Geräten ermöglicht, in Echtzeit miteinander zu kommunizieren.Ohne einen Host-Computer liegen die Spannungs-, Strom- und Leistungspegel des Shada Moe derzeit zwischen 50 und 400 Volt bei einem Strom von bis zu 400 Ampere und bieten somit eine Spitzenleistung von bis zu 200 Kilowatt für das zukünftige Laden.

Es wird erwartet, dass EB-Laden bis 1.000 Volt und 400 Kilowatt durch eine Demo jetzt ermöglicht wird.Kommen wir nun zu den Tesla-Ladeanschlüssen. Das Tesla-Supercharger-Netzwerk in den Vereinigten Staaten verwendet seinen eigenen proprietären Ladeanschluss, während die europäische Variante einen Minoccurs-Anschluss vom Typ 2 verwendet. Bei der integrierten Gleichstromladung besteht der einzigartige Aspekt des Tesla-Anschlusses jedoch darin, dass er derselbe Anschluss ist Kann jetzt sowohl zum Wechselstromladen als auch zum Gleichstromladen von Tesla verwendet werden.Bietet DC-Ladeleistung bis zu 120 Kilowatt und es wird erwartet, dass diese Zahl in Zukunft noch steigen wird.

Welche Einschränkungen gibt es beim DC-Schnellladen?

Schließlich verfügt China über einen neuen DC-Ladestandard und einen Anschluss, der das Can-Bus-Control-Area-Netzwerk nutzt.Der Bus dient der Kommunikation. Er verfügt über fünf Stromanschlüsse, zwei für Gleichstrom, zwei für die Niederspannungs-Hilfsstromübertragung und einen für Masse. Außerdem verfügt er über vier Signalanschlüsse, zwei für den Näherungspiloten und zwei für die Netzwerkkommunikation im Steuerbereich.Derzeit beträgt die für diesen Anschluss verwendete Nennspannung 750 Volt oder 1000 Volt und der Strom bis zu 250 Ampere wird von diesem Ladegerät unterstützt.Schon jetzt zeigt sich, dass das Schnellladen aufgrund der sehr hohen Ladeleistungen von bis zu 300 oder 400 Kilowatt durchaus attraktiv ist.

Dies führt zu sehr kurzen Ladezeiten, die Schnellladeleistung kann jedoch nicht unbegrenzt gesteigert werden, was auf drei technische Einschränkungen des Schnellladens zurückzuführen ist.Betrachten wir nun zunächst diese Einschränkungen: Hochstromladen führt zu hohen Gesamtverlusten sowohl im Ladegerät als auch in der Batterie.

Wenn beispielsweise der Innenwiderstand einer Batterie r beträgt und die Verluste in der Batterie einfach mit der Formel i zum Quadrat von r ausgedrückt werden können, wobei i ein Ladestrom ist, werden Sie feststellen, dass die Verluste um den Faktor vier gestiegen sind.Immer wenn sich der Strom verdoppelt, kommt die zweite weitere Begrenzung von der Batterie, wenn eine Batterie zum ersten Mal geladen wird.Der Ladezustand der Batterie kann nur bei einem Ladezustand von 70 bis 80 % erreicht werden, da beim Schnellladen eine Verzögerung zwischen Spannung und Ladezustand entsteht.

Dieses Phänomen nimmt zu, je schneller der Akku geladen wird.Der erste Ladevorgang erfolgt typischerweise im Konstantstrom- oder CC-Bereich des Batterieladevorgangs und danach.Die Ladeleistung wird im Konstantspannungs- oder CV-Ladebereich allmählich reduziert, außerdem erhöht sich die Laderate oder die C-Rate der Batterie beim Schnellladen, was dann zu einer Verkürzung der Batterielebensdauer führt.

Die dritte Einschränkung ergibt sich aus dem Ladekabel. Für jedes Evie-Ladegerät ist es wichtig, dass das Kabel flexibel und leicht ist.Damit die Leute das Kabel tragen und es mit höheren Ladeleistungen an das Auto anschließen können, werden immer dickere Kabel benötigt, um mehr Ladestrom zu ermöglichen, sonst wird es heiß.Aufgrund der Verluste können DC-Schnellladesysteme heute bereits Ladeströme bis zu 250 Ampere ohne Kühlung übertragen.

Allerdings würden die Ladekabel künftig bei Strömen um die 250 Ampere zu schwer und unflexibel für den Einsatz werden.Die Lösung wäre dann die Verwendung dünnerer Kabel für den gegebenen Strom mit eingebauten Kühlsystemen und Wärmemanagement, um sicherzustellen, dass sich die Kabel nicht erhitzen.Natürlich ist dies komplexer und kostspieliger als die Verwendung eines Kabels ohne Kühlung. Zum Abschluss dieses Blogs haben wir uns daher die wichtigsten Teile eines Gleichstrom- oder Gleichstromladegeräts angesehen und uns außerdem die verschiedenen Arten von Gleichstromsteckertypen angesehen.