Quali fattori influenzano la velocità di ricarica di un caricabatterie per veicoli elettrici?

La contraddizione principale della velocità di ricarica è essenzialmente la sfida finale dell'efficienza della trasmissione energetica. Quando l'utente inserisce la pistola di ricarica nel veicolo, la corrente e la tensione della pila di ricarica devono abbinare accuratamente l'appetito della batteria del veicolo. Ad esempio, un'auto elettrica dotata di una piattaforma ad alta tensione da 800 V può teoricamente reintegrare l'80% della sua potenza in 15 minuti attraverso una pila di sovralimentazione da 350kW, ma se viene utilizzata una vecchia pila di ricarica che supporta solo l'architettura da 400 V, la potenza può scendere bruscamente a 150kW. Questo "effetto a barile" dipende non solo dalle capacità hardware della pila di ricarica, ma anche dalla regolamentazione in tempo reale del sistema di gestione delle batterie a bordo (BMS). BMS è come un "maggiordomo intelligente" per la batteria, monitorando continuamente la temperatura della cella, l'equilibrio di tensione e lo stato di carica (SOC) durante il processo di ricarica. Quando viene rilevato che la temperatura di una cella supera i 45 ° C, il sistema ridurrà immediatamente la potenza di ricarica per prevenire la fuga termica, questo significa che anche se la stessa pila di sovralimentazione viene utilizzata nell'estate calda, la velocità di ricarica del veicolo può essere superiore al 30% più bassa rispetto all'inverno.

Caricabatterie per veicoli elettrici

Le proprietà fisiche della batteria stessa impostano un "soffitto" insormontabile per la velocità di ricarica. Quando le batterie agli ioni di litio sono vicine alla carica completa, il rischio di precipitazioni in metallo al litio all'anodo aumenta bruscamente, quindi tutti i veicoli elettrici sono costretti ad entrare nella modalità "carica di gocciolamento" dopo che la batteria raggiunge l'80%. Questo meccanismo di protezione fa sì che il tempo di ricarica dell'ultimo 20% sia paragonabile al primo 80%. Più sottilmente, le batterie di diversi sistemi chimici hanno tolleranze completamente diverse per la ricarica rapida: sebbene le batterie al fosfato di ferro al litio (LFP) siano a basso costo, la loro velocità di diffusione del litio è lenta e la velocità di ricarica a basse temperature è spesso inferiore del 40% rispetto a quella delle batterie al litio ternarie (NCM/NCA); E nuove batterie con elettrodi negativi drogati in silicio possono aumentare la densità di energia, ma possono limitare il numero di cicli di ricarica rapidi a causa di problemi di espansione delle particelle di silicio. Queste contraddizioni costringono le case automobilistiche a trovare un equilibrio tra "velocità di ricarica", "durata della batteria" e "controllo dei costi".

La capacità di coordinamento dell'infrastruttura è un altro "grillo invisibile" che viene spesso trascurato. La potenza di uscita effettiva di una pila di ricarica rapida DC con una potenza nominale di 150kW può essere soggetta alla capacità di alimentazione istantanea della rete elettrica. Quando le pile di ricarica multiple sono in esecuzione contemporaneamente durante le ore di punta, il carico del trasformatore si avvicina al valore critico e la stazione di ricarica deve ridurre l'output di ciascuna pila attraverso l'allocazione di potenza dinamica. Questo fenomeno è particolarmente evidente nelle vecchie aree urbane - secondo i dati di un operatore di ricarica europeo, il potere di ricarica effettivo durante il periodo di picco serale è inferiore del 22% rispetto al valore nominale in media. La frammentazione degli standard dell'interfaccia di ricarica aggrava ulteriormente la perdita di efficienza. Se un modello che utilizza l'interfaccia NACS di Tesla utilizza una pila di ricarica con lo standard CCS, deve convertire il protocollo attraverso un adattatore, che può causare ritardi di comunicazione del 5% -10% e perdita di potenza. Sebbene la tecnologia di ricarica wireless possa sbarazzarsi dei limiti delle interfacce fisiche, la sua efficienza di trasmissione energetica è attualmente solo del 92%-94%, che è inferiore di 6-8 punti percentuali rispetto alla ricarica cablata. Questo è ancora un inaccettabile difetto per scenari di sovralimentazione che perseguono un'efficienza estrema.

La futura direzione rivoluzionaria potrebbe trovarsi nella rivoluzione tecnologica di "ottimizzazione collaborativa a collegamento completo". La tecnologia di preriscaldamento della batteria da 270 kW sviluppata congiuntamente da Porsche e Audi può riscaldare la batteria da -20 ℃ alla temperatura operativa ottimale di 25 ℃ 5 minuti prima della ricarica, aumentando la velocità di ricarica in ambienti a bassa temperatura del 50%. L '"architettura super-ricarica a tutto liquido" lanciata da Huawei non solo riduce le dimensioni della pila di ricarica del 40% incorporando tutti i trasformatori, i moduli di ricarica e i cavi nel sistema di circolazione del raffreddamento liquido, ma produce continuamente un'alta corrente di 600A senza innescare la protezione del vigilanza. Ciò che è più degno di nota è che i cambiamenti tecnologici sul lato della griglia elettrica stanno rimodellando l'ecologia di ricarica: la "stazione di ricarica integrata fotovoltaica e ricarica" ​​testata in un laboratorio in California può mantenere una potenza di ricarica di 250 kW per un massimo di 2 ore quando la griglia elettrica è fuori potenza attraverso la cooperazione di fooftop fotovoltaiche. Questo modello energetico "decentralizzato" può risolvere completamente la limitazione del carico della griglia di potenza sulla velocità di ricarica.