1. Inleiding tot DC-laadpalen
De snelle groei van elektrische voertuigen (EV's) heeft de afgelopen jaren de vraag naar efficiëntere en intelligentere laadoplossingen aangewakkerd. DC-laadpalen, bekend om hun snellaadmogelijkheden, lopen voorop in deze transformatie. Dankzij technologische vooruitgang worden efficiënte DC-laders nu ontworpen om de laadtijd te optimaliseren, het energieverbruik te verbeteren en naadloze integratie met slimme netwerken te bieden.
Met de voortdurende toename van het marktvolume helpt de implementatie van bidirectionele OBC (On-Board Chargers) niet alleen de zorgen van consumenten over actieradius en laadangst te verlichten door snelladen mogelijk te maken, maar stelt het elektrische voertuigen ook in staat om te functioneren als decentrale energieopslagstations. Deze voertuigen kunnen stroom terugleveren aan het net, wat helpt bij piekbelasting en dallading. Het efficiënt opladen van elektrische voertuigen via DC-snelladers (DCFC) is een belangrijke trend in het bevorderen van de transitie naar hernieuwbare energie. Ultrasnelle laadstations integreren diverse componenten, zoals hulpvoedingen, sensoren, energiebeheer en communicatieapparatuur. Tegelijkertijd zijn flexibele productiemethoden vereist om te voldoen aan de veranderende laadbehoeften van verschillende elektrische voertuigen, wat de complexiteit van het ontwerp van DCFC- en ultrasnelle laadstations vergroot.
Het verschil tussen AC-laden en DC-laden: bij AC-laden (linkerkant van afbeelding 2) sluit u de OBC aan op een standaard stopcontact. De OBC zet dan AC om in de juiste DC-stroom om de accu op te laden. Bij DC-laden (rechterkant van afbeelding 2) laadt de laadpaal de accu rechtstreeks op.
2. Samenstelling van het DC-laadpaalsysteem
(1) Complete machinecomponenten
(2) Systeemcomponenten
(3) Functioneel blokdiagram
(4) Subsysteem voor laadpalen
DC-snelladers van niveau 3 (L3) omzeilen de ingebouwde lader (OBC) van een elektrisch voertuig door de accu rechtstreeks op te laden via het batterijbeheersysteem (BMS) van het elektrische voertuig. Deze bypass leidt tot een aanzienlijke toename van de laadsnelheid, met een uitgangsvermogen van de lader van 50 kW tot 350 kW. De uitgangsspanning varieert doorgaans tussen 400 V en 800 V, waarbij nieuwere elektrische voertuigen neigen naar 800 V-accusystemen. Omdat L3 DC-snelladers driefasige wisselstroom omzetten in gelijkstroom, gebruiken ze een AC-DC-powerfactorcorrectie (PFC)-front-end, inclusief een geïsoleerde DC-DC-omvormer. Deze PFC-uitgang is vervolgens gekoppeld aan de accu van het voertuig. Om een hoger uitgangsvermogen te bereiken, worden vaak meerdere vermogensmodules parallel geschakeld. Het belangrijkste voordeel van L3 DC-snelladers is de aanzienlijke verkorting van de laadtijd voor elektrische voertuigen.
De kern van de laadpaal is een eenvoudige AC-DC-omvormer. Deze bestaat uit een PFC-trap, DC-bus en DC-DC-module.
PFC-fase blokdiagram
Functioneel blokschema van de DC-DC-module
3. Schema voor het laadpaalscenario
(1) Optisch opslaglaadsysteem
Naarmate het laadvermogen van elektrische voertuigen toeneemt, heeft de stroomdistributiecapaciteit bij laadstations vaak moeite om aan de vraag te voldoen. Om dit probleem aan te pakken, is een opslaggebaseerd laadsysteem met een DC-bus ontwikkeld. Dit systeem gebruikt lithiumbatterijen als energieopslag en maakt gebruik van een lokaal en extern EMS (Energy Management System) om de vraag en het aanbod van elektriciteit tussen het net, de accu's en de elektrische voertuigen in balans te brengen en te optimaliseren. Bovendien kan het systeem eenvoudig worden geïntegreerd met fotovoltaïsche (PV) systemen, wat aanzienlijke voordelen biedt op het gebied van piek- en dalurenprijzen en uitbreiding van de netcapaciteit, waardoor de algehele energie-efficiëntie wordt verbeterd.
(2) V2G-laadsysteem
Vehicle-to-Grid (V2G)-technologie maakt gebruik van accu's van elektrische voertuigen om energie op te slaan en ondersteunt het elektriciteitsnet door interactie tussen voertuigen en het net mogelijk te maken. Dit vermindert de belasting die ontstaat door de integratie van grootschalige hernieuwbare energiebronnen en wijdverspreid opladen van elektrische voertuigen, wat uiteindelijk de stabiliteit van het net verbetert. Bovendien kunnen talloze elektrische voertuigen in gebieden zoals woonwijken en kantoorgebouwen profiteren van piek- en daluren, dynamische belastingstijgingen beheren, reageren op de vraag van het net en back-upstroom leveren, allemaal via gecentraliseerde EMS-aansturing (Energy Management System). Voor huishoudens kan Vehicle-to-Home (V2H)-technologie accu's van elektrische voertuigen transformeren tot een energieopslagoplossing voor thuis.
(3) Besteld laadsysteem
Het geordende laadsysteem maakt voornamelijk gebruik van snellaadstations met hoog vermogen, ideaal voor geconcentreerde laadbehoeften zoals openbaar vervoer, taxi's en logistieke wagenparken. Laadschema's kunnen worden aangepast op basis van voertuigtypes, waarbij het laden plaatsvindt tijdens daluren om de kosten te verlagen. Daarnaast kan een intelligent beheersysteem worden geïmplementeerd om het gecentraliseerde wagenparkbeheer te stroomlijnen.
4. Toekomstige ontwikkelingstrend
(1) Gecoördineerde ontwikkeling van gediversifieerde scenario's aangevuld met gecentraliseerde + gedistribueerde laadstations vanuit enkele gecentraliseerde laadstations
Bestemmingsgebaseerde, verspreide laadstations vormen een waardevolle aanvulling op het uitgebreide laadnetwerk. In tegenstelling tot centrale stations waar gebruikers actief op zoek gaan naar laadpunten, zullen deze stations worden geïntegreerd op locaties die mensen al bezoeken. Gebruikers kunnen hun auto opladen tijdens langere verblijven (meestal langer dan een uur), waar snelladen niet essentieel is. Het laadvermogen van deze stations, doorgaans variërend van 20 tot 30 kW, is voldoende voor personenauto's en levert een redelijk vermogen om in de basisbehoeften te voorzien.
(2) Ontwikkeling van de markt voor grote marktaandelen van 20 kW naar een gediversifieerde configuratie van 20/30/40/60 kW
Met de verschuiving naar elektrische voertuigen met een hogere spanning is er een dringende behoefte om de maximale laadspanning van laadpalen te verhogen naar 1000 V om tegemoet te komen aan de toekomstige wijdverbreide toepassing van hoogspanningsmodellen. Deze stap ondersteunt de noodzakelijke infrastructuurupgrades voor laadstations. De standaard van 1000 V uitgangsspanning is breed geaccepteerd in de laadmodule-industrie en belangrijke fabrikanten introduceren geleidelijk 1000 V hoogspanningslaadmodules om aan deze vraag te voldoen.
Linkpower richt zich al meer dan 8 jaar op R&D, inclusief software, hardware en uiterlijk, voor AC/DC-laadpalen voor elektrische voertuigen. We hebben ETL-, FCC-, CE-, UKCA-, CB-, TR25- en RCM-certificaten behaald. Met behulp van OCPP1.6-software hebben we tests uitgevoerd met meer dan 100 OCPP-platformleveranciers. We hebben OCPP1.6J geüpgraded naar OCPP2.0.1 en de commerciële EVSE-oplossing is uitgerust met de IEC/ISO15118-module, wat een solide stap is in de richting van bidirectioneel V2G-laden.
In de toekomst worden hightechproducten zoals laadpalen voor elektrische voertuigen, fotovoltaïsche systemen en energieopslagsystemen op basis van lithiumbatterijen (BESS) ontwikkeld om klanten over de hele wereld een hoger niveau van geïntegreerde oplossingen te bieden.
Plaatsingstijd: 17-10-2024