DC Fast Charge ของยานพาหนะไฟฟ้า

การชาร์จ DC หรือชาร์จเร็วแบบดีซีสำหรับยานพาหนะไฟฟ้า?ในบล็อกนี้ เราจะเรียนรู้เกี่ยวกับสามสิ่ง: ประการแรก อะไรคือส่วนสำคัญของเครื่องชาร์จ DCประการที่สอง ขั้วต่อประเภทใดที่ใช้สำหรับการชาร์จ DC และประการที่สาม อะไรคือข้อจำกัดของการชาร์จ DC อย่างรวดเร็ว

ส่วนสำคัญของการชาร์จ DC คืออะไร?

ก่อนอื่นเรามาดูกันว่าส่วนสำคัญของเครื่องชาร์จ DC มีอะไรบ้างที่ชาร์จเร็ว DCโดยทั่วไปจะทำงานที่ระดับกำลังชาร์จระดับ 3 และได้รับการออกแบบมาเพื่อชาร์จเวกเตอร์ไฟฟ้าอย่างรวดเร็ว โดยมีกำลังไฟฟ้าอยู่ระหว่าง 50 กิโลวัตต์ถึง 350 กิโลวัตต์ โดยมีการทำงานของตัวแปลงไฟฟ้า ac เป็น DC สูงกว่าตัวแปลง DC เป็น DC และวงจรควบคุมพลังงานมีขนาดใหญ่ขึ้นและมีราคาแพงกว่า ด้วยเหตุนี้ DC fast charger จึงถูกนำมาใช้เป็นเครื่องชาร์จแบบบังคับทั้งหมดแทนที่จะเป็นเครื่องชาร์จที่ซื้อมาเองเพื่อไม่ให้กินพื้นที่ภายในรถและผู้ใช้หลายคนสามารถใช้เครื่องชาร์จแบบเร็วร่วมกันได้

ตอนนี้ให้เราวิเคราะห์การไหลของพลังงานสำหรับการชาร์จ DC จากเครื่องชาร์จ DC ไปยังแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าในขั้นตอนแรก กระแสสลับหรือกำลังไฟฟ้ากระแสสลับที่ได้รับจากโครงข่ายไฟฟ้ากระแสสลับจะถูกแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสตรงหรือไฟฟ้ากระแสสลับก่อนไฟกระแสตรงโดยใช้วงจรเรียงกระแสภายในสถานีชาร์จ DCจากนั้นหน่วยควบคุมกำลังจะปรับแรงดันและกระแสของตัวแปลงไฟ DC อย่างเหมาะสมเพื่อควบคุมไฟ DC แบบแปรผันที่ส่งไปชาร์จแบตเตอรี่

มีอินเทอร์ล็อคเพื่อความปลอดภัยและวงจรป้องกันที่ใช้ในการตัดพลังงานขั้วต่อ av และหยุดกระบวนการชาร์จเมื่อใดก็ตามที่มีสภาวะผิดปกติหรือการเชื่อมต่อที่ไม่เหมาะสมระหว่าง ev และอุปกรณ์ชาร์จ ระบบจัดการแบตเตอรี่หรือ bms มีบทบาทสำคัญในการสื่อสารระหว่างสถานีชาร์จและควบคุมแรงดันและกระแสที่ส่งไปยังแบตเตอรี่และเพื่อใช้งานวงจรป้องกันใน กรณีเกิดสถานการณ์ไม่ปลอดภัยตัวอย่างเช่น เครือข่ายพื้นที่ควบคุม เรียกสั้นๆ ว่าการสแกนหรือการสื่อสารผ่านสายไฟ หรือเรียกสั้นๆ ว่า plc ใช้สำหรับการสื่อสารระหว่าง ev และเครื่องชาร์จ เมื่อคุณมีแนวคิดพื้นฐานเกี่ยวกับวิธีการกำหนดค่าเครื่องชาร์จ DC แล้วถ้าอย่างนั้นเรามาดูประเภทตัวเชื่อมต่อเครื่องชาร์จ DC หลักซึ่งมีตัวเชื่อมต่อการชาร์จ DC ห้าประเภทที่ใช้กันทั่วโลก

ขั้วต่อชนิดใดที่ใช้ชาร์จ DC?

อย่างแรกคือ ccs หรือระบบการชาร์จแบบรวมที่เรียกว่าตัวเชื่อมต่อคอมโบวันซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในสหรัฐอเมริกา อย่างที่สองคือตัวเชื่อมต่อ ccs คอมโบ 2 ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในยุโรปตัวที่สามคือตัวเชื่อมต่อสาธิต asha ที่ใช้ทั่วโลกสำหรับรถยนต์ที่สร้างโดยผู้ผลิตชาวญี่ปุ่น ซึ่งส่วนใหญ่เป็นตัวเชื่อมต่อ ds tesla DC ที่สี่ซึ่งใช้สำหรับการชาร์จ ac เช่นกัน และในที่สุดจีนก็มีตัวเชื่อมต่อ DC ของตัวเองตามมาตรฐาน gbt ของจีน

ตอนนี้ให้เราดูที่ตัวเชื่อมต่อเหล่านี้ทีละตัวระบบการชาร์จแบบรวมหรือตัวเชื่อมต่อ ccs ยังอ้างถึงเป็นตัวเชื่อมต่อแบบรวมแบบคอมโบ r สำหรับการชาร์จทั้ง ac และ DC ที่ได้มาจากตัวเชื่อมต่อประเภท 1 และประเภท 2 สำหรับการชาร์จ ac โดยการเพิ่มพินพิเศษสองตัวที่ ด้านล่างสำหรับการชาร์จกระแสตรงสูงตัวเชื่อมต่อที่ได้มาจากประเภท 1 และประเภท 2 เรียกว่าตามลำดับเป็นคอมโบ 1 และคอมโบ 2

ก่อนอื่นให้เราดูที่ขั้วต่อ ccs คอมโบ 1 ในสไลด์นี้ รถคอมโบ 1 ที่เชื่อมต่อจะแสดงทางด้านซ้าย และทางเข้าของยานพาหนะจะแสดงทางด้านขวา ขั้วต่อรถยนต์ของคอมโบ 1 นั้นได้มาจากขั้วต่อ ac ประเภท 1 และยังคงขาดินและหมุดสัญญาณ 2 ขา ได้แก่ นักบินควบคุมและนักบินใกล้เคียง นอกเหนือจากหมุดไฟ DC ไว้เพื่อการชาร์จที่รวดเร็วที่ด้านล่างของขั้วต่อ

ที่ทางเข้าของยานพาหนะ การกำหนดค่าพิน ส่วนบนเหมือนกับขั้วต่อ ac ประเภท 1 สำหรับการชาร์จ ac ในขณะที่ 2 พินด้านล่างใช้สำหรับการชาร์จ DC ในทำนองเดียวกันตัวเชื่อมต่อ ccs คอมโบสองตัวนั้นได้มาจากตัวเชื่อมต่อชนิด ac สองตัวและรักษาพินกราวด์และพินสัญญาณสองตัวคือนักบินควบคุมบนนักบินที่ใกล้ชิดกับพินไฟ DC จะถูกเพิ่มที่ด้านล่างของตัวเชื่อมต่อสำหรับการชาร์จ DC กำลังสูงในทำนองเดียวกัน .

บนรถในด้านนั้น ส่วนบนช่วยให้ชาร์จไฟ AC จากไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟสและที่ส่วนล่างได้สะดวกคุณมีการชาร์จ DC ซึ่งแตกต่างจากตัวเชื่อมต่อประเภท 1 และประเภท 2 ที่ใช้เฉพาะการปรับความกว้างพัลส์หรือการส่งสัญญาณ pwm บนนักบินควบคุม การสื่อสารสายไฟของ plc จะใช้ทั้งในเครื่องชาร์จคอมโบ 1 และคอมโบ 2 และสิ่งนี้ผลิตบนตัวควบคุม .

การสื่อสารด้วยสายไฟนำร่องเป็นเทคโนโลยีที่นำข้อมูลสำหรับการสื่อสารบนสายไฟที่มีอยู่ซึ่งใช้ในการถ่ายโอนทั้งสัญญาณและการส่งกำลังพร้อมกัน โดยที่ชาร์จแบบคอมโบ ccs สามารถส่งกระแสไฟได้สูงสุด 350 แอมป์ที่แรงดันไฟฟ้าระหว่าง 200 ถึง 1,000 โวลต์การให้กำลังขับสูงสุด 350 กิโลวัตต์ ต้องจำไว้ว่าค่าเหล่านี้ได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องตามมาตรฐานการชาร์จ เพื่อรองรับความต้องการแรงดันไฟฟ้าและพลังงานของรถยนต์ไฟฟ้าใหม่เครื่องชาร์จ DC ประเภทที่สามคือขั้วต่อเงาซึ่งเป็นขั้วต่อประเภท 4 eb โดยมีพินกำลังไฟสามพินและพินสัญญาณหกพินสำหรับการดำเนินการนี้ชิเดโมเอะใช้เครือข่ายพื้นที่ควบคุมหรือโปรโตคอลคินในพินการสื่อสารเพื่อการสื่อสาร

ระหว่างเครื่องชาร์จและรถยนต์ การสื่อสารผ่านเครือข่ายพื้นที่ควบคุมถือเป็นมาตรฐานการสื่อสารของยานพาหนะที่แข็งแกร่ง ซึ่งช่วยให้ไมโครคอนโทรลเลอร์และอุปกรณ์ต่างๆ สามารถสื่อสารกันแบบเรียลไทม์ได้หากไม่มีคอมพิวเตอร์แม่ข่าย ณ ขณะนี้ ระดับแรงดัน กระแส และพลังงานของ shada moe จะอยู่ระหว่าง 50 ถึง 400 โวลต์ โดยมีกระแสสูงถึง 400 แอมป์ จึงให้กำลังสูงสุดสูงสุด 200 กิโลวัตต์สำหรับการชาร์จในอนาคต

คาดว่าการชาร์จ eb สูงถึง 1,000 โวลต์และ 400 กิโลวัตต์จะได้รับการอำนวยความสะดวกด้วยการสาธิตในขณะนี้มาดูขั้วต่อเครื่องชาร์จของ Tesla กันบ้าง เครือข่ายซุปเปอร์ชาร์จเจอร์ของ Tesla ในสหรัฐอเมริกาใช้ขั้วต่อเครื่องชาร์จที่เป็นกรรมสิทธิ์ของตัวเอง ในขณะที่รุ่นยุโรปใช้ตัวเชื่อมต่อแบบ minoccurs ประเภท 2 แต่มีการชาร์จแบบ DC ในตัว ลักษณะเฉพาะของตัวเชื่อมต่อ tesla จะเป็นตัวเชื่อมต่อเดียวกัน สามารถใช้กับทั้งการชาร์จ ac และการชาร์จ DC ของ Tesla ได้แล้วสามารถชาร์จ DC ได้สูงสุดถึง 120 กิโลวัตต์ และคาดว่าจะเพิ่มขึ้นในอนาคต

DC fast Charge มีข้อจำกัดอะไรบ้าง?

ในที่สุดจีนก็มีมาตรฐานการชาร์จ DC และตัวเชื่อมต่อใหม่ที่ใช้เครือข่ายพื้นที่ควบคุมบัสรถบัสเข้ามาเพื่อการสื่อสาร โดยมีพินกำลังห้าพิน สองตัวสำหรับไฟ DC และอีกสองตัวสำหรับการถ่ายโอนพลังงานเสริมแรงดันต่ำ และอีกหนึ่งพินสำหรับกราวด์ และมีพินสัญญาณสี่พินสำหรับนักบินใกล้เคียง และอีกสองพินสำหรับการสื่อสารเครือข่ายพื้นที่ควบคุมณ ตอนนี้เครื่องชาร์จนี้รองรับแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดที่ใช้สำหรับขั้วต่อนี้หรือ 750 โวลต์หรือ 1,000 โวลต์และกระแสสูงสุด 250 แอมป์เห็นได้ว่าการชาร์จเร็วนั้นค่อนข้างน่าสนใจอยู่แล้ว เนื่องจากกำลังการชาร์จที่สูงมากสามารถสูงถึง 300 หรือ 400 กิโลวัตต์

ส่งผลให้ใช้เวลาชาร์จสั้นมาก แต่พลังการชาร์จเร็วไม่สามารถเพิ่มได้อย่างไม่จำกัด เนื่องจากข้อจำกัดทางเทคนิค 3 ประการของการชาร์จเร็วตอนนี้เรามาดูข้อจำกัดเหล่านี้ก่อน การชาร์จกระแสสูงทำให้เกิดการสูญเสียโดยรวมสูงทั้งในเครื่องชาร์จและในแบตเตอรี่

ตัวอย่างเช่น หากความต้านทานภายในของแบตเตอรี่คือ r และความสูญเสียในแบตเตอรี่สามารถแสดงได้ง่ายๆ โดยใช้สูตร i กำลังสอง r โดยที่ i คือกระแสไฟชาร์จ คุณจะสังเกตเห็นว่าการสูญเสียเพิ่มขึ้นสี่เท่าเมื่อใดก็ตามที่กระแสไฟเพิ่มขึ้นสองเท่าประการที่สอง ข้อจำกัดประการที่สองจะมาจากแบตเตอรี่เมื่อทำการชาร์จแบตเตอรี่ครั้งแรกสถานะการชาร์จของแบตเตอรี่สามารถขึ้นได้ถึงสถานะการชาร์จ 70 ถึง 80% เท่านั้น เนื่องจากการชาร์จอย่างรวดเร็วทำให้เกิดความล่าช้าระหว่างแรงดันไฟฟ้าและสถานะการชาร์จ

ปรากฏการณ์นี้จะเพิ่มขึ้นเมื่อแบตเตอรี่ถูกชาร์จเร็วขึ้นด้วยเหตุนี้โดยทั่วไปการชาร์จครั้งแรกจะดำเนินการในพื้นที่กระแสคงที่หรือซีซีของการชาร์จแบตเตอรี่และหลังจากนั้นกำลังการชาร์จจะค่อยๆ ลดลงในบริเวณแรงดันไฟฟ้าคงที่หรือการชาร์จ CV นอกจากนี้ อัตราการชาร์จแบตเตอรี่หรืออัตรา C จะเพิ่มขึ้นด้วยการชาร์จแบบเร็ว ซึ่งจะทำให้อายุการใช้งานแบตเตอรี่ลดลง

ข้อจำกัดประการที่สามมาจากสายชาร์จสำหรับเครื่องชาร์จ evie สิ่งสำคัญคือสายเคเบิลต้องมีความยืดหยุ่นและน้ำหนักเบาดังนั้นผู้คนจึงสามารถถือสายเคเบิลและเชื่อมต่อกับรถยนต์ที่มีกำลังชาร์จสูงกว่า ต้องใช้สายเคเบิลที่หนาและหนาขึ้นเพื่อให้กระแสไฟชาร์จมากขึ้น ไม่เช่นนั้นมันจะร้อนขึ้นเนื่องจากการสูญเสีย ระบบการชาร์จอย่างรวดเร็ว DC ในปัจจุบันสามารถส่งกระแสการชาร์จได้สูงถึง 250 แอมแปร์โดยไม่ต้องระบายความร้อน

แต่ในอนาคตกระแสไฟประมาณ 250 แอมป์ สายชาร์จจะหนักเกินไปและยืดหยุ่นในการใช้งานน้อยลงวิธีแก้ไขคือใช้สายเคเบิลที่บางกว่าสำหรับกระแสไฟที่กำหนดพร้อมระบบระบายความร้อนในตัวและการจัดการระบายความร้อนเพื่อให้แน่ใจว่าสายเคเบิลจะไม่ร้อนขึ้นแน่นอนว่ามีความซับซ้อนและมีค่าใช้จ่ายสูงกว่าการใช้สายเคเบิลที่ไม่มีการระบายความร้อน ดังนั้นเพื่อสรุปบล็อกนี้ในบล็อกนี้ เราได้เห็นส่วนสำคัญของ DC หรือเครื่องชาร์จไฟฟ้ากระแสตรง นอกจากนี้ เรายังได้พิจารณาประเภทต่างๆ ของตัวเชื่อมต่อ DC