English
Angesichts der Popularität und Förderung von Fahrzeugen mit neuer Energie können wir heute überall Elektrofahrzeuge sehen, wenn wir auf der Straße gehen. Ich glaube, viele von Ihnen sind neugierig darauf, wie man Elektrofahrzeuge sicher auflädt. In diesem Artikel werden verschiedene gängige Ladeverfahren für Elektrofahrzeuge vorgestellt.
Die bestehenden Ladeverfahren für Elektrofahrzeuge lassen sich grob in zwei Typen unterteilen: Langsam- und Schnellladung.
Slow Charging
Langsamladung ist eine Art Wechselstromladung, bei der das Fahrzeugladegerät am Elektrofahrzeug den 120-V-Wechselstrom in 300-400-V-Hochspannungs-Gleichstrom umwandelt, der dann über den Verteilerkasten in die Batterie geladen wird.
Gegenwärtig liegt die Leistung der auf dem Markt erhältlichen Ladegeräte hauptsächlich zwischen 3,5 und 7 kW, und der Ladestrom liegt meist unter 20 A, so dass es 8 bis 10 Stunden dauert, bis diese Lademethode vollständig aufgeladen ist – der größte Nachteil.
Die langsame Lademethode ist aufgrund der geringen Installationskosten für Ladesäulen besser für den Heimgebrauch geeignet. Langsames Laden ist auch sehr vorteilhaft, um die Lebensdauer der Batterie zu verlängern, da in Elektrofahrzeugen derzeit hauptsächlich Lithium-Ionen-Batterien verwendet werden.
Je höher die Ladegeschwindigkeit ist, desto größer ist das Risiko eines Lithiumniederschlags bei Lithiumbatterien. Nach der Ausfällung von Lithium an der negativen Elektrode sinkt die Kapazität der Batterie (ausgedrückt als Abnahme der Reichweite) und es besteht die Gefahr des thermischen Durchgehens, verursacht durch Lithium-Dendriten, die die Membran durchstoßen.
Wenn es die Zeit erlaubt, ist das typische langsame Aufladen für die Batterie perfekt.
Schnelles Aufladen
Die Schnellladung ist eine Art der Gleichstromladung, die über eine Gleichstromladeschnittstelle an eine externe Schnellladesäule angeschlossen wird und die Batterie nach einer Hochspannungsverteilerdose lädt.
Die Leistung dieser Schnellladesäule liegt in der Regel zwischen 30kw und 150kw, wodurch die Batterie in etwa 30 Minuten auf 80 % SoC aufgeladen werden kann.
Derzeit ist die Industrie schnelle Lademethode meist Hochstrom-Laden, weil bei konstanter Leistung, um die Ladegeschwindigkeit zu erhöhen, entweder hohe Spannung oder hohen Strom. Allerdings birgt die hohe Spannung ein erhebliches Sicherheitsrisiko, so dass in erster Linie mit hohen Strömen geladen wird.
Aufgrund der schnellen Ladegeschwindigkeit liegt es bei den Nutzern im Trend. Diese Lademethode stellt jedoch hohe Anforderungen an das Zelldesign und den Prozess und erfordert von den Batterieherstellern Muskelkraft bei der Anpassung des chemischen Körpers und der Optimierung der Ladestrategie.
Gleichzeitig sind Schnellladesäulen mit hohen Investitionskosten verbunden, verbrauchen kurzfristig viel Strom und haben enorme Auswirkungen auf das Stromnetz, was eine Reihe von unterstützenden Infrastrukturen erfordert.
Es ist jedoch unbestreitbar, dass die Entwicklung einer neuen Generation effizienter Schnellladesäulen und langlebiger Batterietechnologien für die Entwicklung der gesamten Branche der neuen Energiefahrzeuge von entscheidender Bedeutung ist, da die Verbesserung der Ladegeschwindigkeit das Nutzererlebnis erheblich verbessern, die Effizienz des Fahrzeugs steigern und die Wartezeit verkürzen kann.
In Zukunft wird daher die sichere und effiziente Schnellladetechnik im Fokus der Batteriehersteller und der Hersteller von Ladesäulen stehen.
EV Power Batterie-Schnellladung
Eine gute Schnellladestrategie für Elektrofahrzeuge sollte die Ladegeschwindigkeit der Batterie erhöhen, die Lebensdauer der Batterie verlängern und vor allem die Sicherheit gewährleisten.
Die aktuellen Schnelllademethoden für Elektrofahrzeuge können grob in die folgenden drei unterteilt werden: Konstantstrom-Konstantspannung (CCCV), mehrstufiger Konstantstrom (MSCC) und Impulsladung (PC). Die derzeitige Schnellladestrategie für Elektrofahrzeuge ist meist MSCC.
Die Schemata dieser drei Methoden sind im Folgenden dargestellt.
Konstantstrom-Konstantspannung (CCCV)
CCCV lädt die Batterie mit einem konstanten Strom bis zur Abschaltspannung und anschließend mit einer konstanten Spannung bis zum Abschaltstrom.
Wenn die Schnellladezeit festgelegt ist, laden Sie die Batterie immer mit einem höheren Strom. Ein höherer Strom führt jedoch zu einer erhöhten Polarisierung der Batterie, so dass die Batterie sehr schnell die Abschaltspannung erreicht. Die Batterie ist jedoch nicht vollständig geladen und kann nur durch eine langsame konstante Spannung depolarisiert werden, um den Ladevorgang fortzusetzen.
Diese Lademethode führt zu einem langen Ladevorgang und ist für die tatsächliche Schnellladestrategie des gesamten Fahrzeugs nicht sehr geeignet.
Die CCCV-Methode hat jedoch auch ihre Vorteile. Diese Lademethode ist relativ fest, was die Vereinheitlichung der Normen erleichtert und wird eher von Zellherstellern zur Bewertung der Batterieleistung in der Forschungs- und Entwicklungsphase und von Gastherstellern zur Überprüfung und Bewertung der Batterieleistung verwendet.
Mehrstufiger Konstantstrom (MSCC)
MSCC verwendet einen stufenförmigen Strom zum Laden der Batterie, wobei das Ende jeder Stufe einer Abschaltspannung entspricht. Auf diese Weise wird die Kapazität der Batterie rationeller genutzt.
Das konkrete Prinzip lautet wie folgt. Eine Batterie mit einem bestimmten chemischen System hat ein festes Schnellladeintervall. Mit zunehmendem Lade-SoC nimmt die Ladekapazität der Zelle ab.
MSCC ermöglicht eine flexible Anpassung des Gebührenmultiplikators. Die Ladekapazität der Batterie ist im niedrigen SoC-Bereich hoch, und eine Erhöhung des Lademultiplikators kann die Ladegeschwindigkeit erhöhen.
Im hohen SoC-Bereich wird die Ladekapazität der Batterie schwächer und eine Verringerung des Ladevervielfachers stellt sicher, dass die Batterie während des gesamten Ladevorgangs kein Lithium ausscheidet.
Durch die Ermittlung der maximalen Ladekapazität ohne Lithiumniederschlag in verschiedenen SoC-Zonen in Verbindung mit der erforderlichen Gesamtschnellladezeit können wir eine Reihe von Schnellladestrategien ermitteln.
Wenn wir dann die Leistung der Batterie durch tatsächliche Lade- und Entladeversuche überprüfen, können wir die beste Ladestrategie ermitteln.
Daher ist MSCC-Strom im Vergleich zu CCCV vorteilhafter für die Verbesserung der Batterielebensdauer.
Impulsaufladung (PC)
PC lädt die Batterie mit einem sofortigen hohen Strom auf, danach sinkt der Strom auf 0 und wird für eine kurze Zeit stehen gelassen, dann erfolgt eine sofortige Entladung. Die Batterie wird schnell aufgeladen, indem sie abwechselnd mit hohem Strom aufgeladen wird und sich dann ausruht und mit hohem Strom entladen wird.
Die Konzentrationsdifferenzpolarisation, die durch schnelles Aufladen mit hoher Rate entsteht, wird durch sofortiges Ruhen und Entladen reduziert. Das Problem der geringen Ladekapazität aufgrund des schnellen Erreichens der Ladeschlussspannung der Batterie wird vermieden.
Derzeit wird PC beim Laden von Elektrofahrzeugen nicht so häufig eingesetzt wie MSCC, da der für das PC-Laden erforderliche Momentanstrom eine höhere Netzlast erfordert. Darüber hinaus müssen Ladesäulen, die mit PC-Technologie arbeiten, während des Ladens der Batterie über eine Entladepunktfunktion verfügen. Dies sind keine kleinen Herausforderungen für die Technologie in diesem Stadium.