Зарядка для EV: Медленная зарядка VS быстрая зарядка

Благодаря популярности и продвижению новых энергетических транспортных средств сегодня мы можем видеть электромобили повсюду, когда гуляем по улице. Я полагаю, что многим из Вас будет интересно узнать, как безопасно заряжать электромобили. В этой статье представлены несколько основных методов зарядки электромобилей.

Существующие методы зарядки EV условно делятся на два типа: медленная зарядка и быстрая зарядка.

Медленная зарядка

Медленная зарядка — это разновидность зарядки переменным током, при которой автомобильное зарядное устройство на электромобиле преобразует переменный ток 120 В в постоянный ток высокого напряжения 300-400 В, а затем через распределительную коробку заряжает батарею.

В настоящее время мощность основных зарядных устройств для автомобилей, представленных на рынке, в основном составляет от 3,5 кВт до 7 кВт, а ток зарядки в основном не превышает 20 А, поэтому для полной зарядки требуется 8-10 ч. Этот способ зарядки является самым большим недостатком.

Метод медленной зарядки больше подходит для домашнего использования из-за низкой стоимости установки зарядных постов. Медленная зарядка также очень полезна для продления срока службы батареи, поскольку в настоящее время в электромобилях используются преимущественно литий-ионные батареи.

Чем выше скорость зарядки, тем выше риск выпадения лития в осадок для литиевых батарей. После осаждения лития на отрицательном электроде это приведет к снижению емкости аккумулятора (выражающемуся в уменьшении дальности действия) и риску теплового разряда, вызванного протыканием мембраны дендритами лития.

Поэтому для наших обычных пользователей электромобилей, если им позволяет время, типичная медленная зарядка идеально подходит для аккумулятора.

Быстрая зарядка

Быстрая зарядка — это разновидность зарядки постоянным током, которая подключается к внешнему устройству быстрой зарядки через интерфейс зарядки постоянным током и заряжает аккумулятор после высоковольтного распределительного блока.

Мощность такой быстрой зарядки обычно составляет от 30 до 150 кВт, что позволяет зарядить батарею до 80% SoC примерно за 30 минут.

В настоящее время в промышленности для быстрой зарядки в основном используется высокотоковая зарядка, поскольку в условиях постоянной мощности для увеличения скорости зарядки необходимо либо высокое напряжение, либо высокий ток. Тем не менее, высокое напряжение представляет значительный риск для безопасности, поэтому в основном используется высокотоковая зарядка.

Благодаря высокой скорости зарядки он пользуется популярностью среди пользователей. Однако этот метод зарядки требует высоких требований к дизайну и процессу изготовления элементов, а также требует от производителей аккумуляторов мускульной силы в подборе химических тел и оптимизации стратегии зарядки.

В то же время, быстрозаряжающиеся сваи имеют высокую инвестиционную стоимость, большое потребление электроэнергии в краткосрочной перспективе и оказывают огромное влияние на электросеть, требуя создания ряда вспомогательных инфраструктур.

Но неоспоримо, что разработка нового поколения эффективных супербыстрых зарядных свай и технологии батарей с длительным сроком службы имеет решающее значение для развития всей индустрии новых энергетических транспортных средств, поскольку повышение скорости зарядки может значительно улучшить пользовательский опыт, повысить эффективность использования автомобиля пользователя и сократить время ожидания.

Поэтому в будущем безопасная и эффективная технология быстрой зарядки будет в центре внимания производителей аккумуляторов и зарядных свай.

Быстрая зарядка аккумулятора EV Power

Хорошая стратегия быстрой зарядки EV должна повысить скорость зарядки батареи, увеличить срок службы батареи и, что еще важнее, обеспечить безопасность.

Современные методы быстрой зарядки электромобилей можно условно разделить на следующие три: постоянный ток постоянного напряжения (CCCV), многоступенчатый постоянный ток (MSCC) и импульсная зарядка (PC).В настоящее время для быстрой зарядки электромобилей используется в основном стратегия MSCC.

Схемы этих трех методов показаны ниже.

Постоянный ток постоянное напряжение (CCCV)

CCCV заряжает батарею до напряжения отключения при постоянном токе, а затем до тока отключения при постоянном напряжении.

Если время быстрой зарядки фиксировано, то заряжайте батарею все время большим током. Однако, если ток выше, это приводит к увеличению поляризации батареи, так что батарея очень быстро достигает напряжения отключения. Однако батарея заряжена не полностью и может быть деполяризована только медленным постоянным напряжением для продолжения зарядки.

Такой метод зарядки приведет к длительному процессу зарядки и не очень подходит для применения в реальной стратегии быстрой зарядки всего автомобиля.

Однако метод CCCV также имеет свои преимущества. Этот метод зарядки относительно фиксирован, что облегчает унификацию стандартов и чаще используется компаниями-производителями элементов питания для оценки характеристик батарей на стадии НИОКР и производителями принимающей стороны для проверки и оценки характеристик батарей.

Многоступенчатый постоянный ток (MSCC)

MSCC использует ступенчатый ток для зарядки аккумулятора, причем конец каждой ступени соответствует напряжению отключения. Такой подход позволяет более рационально использовать емкость батареи.

Принцип работы заключается в следующем. Аккумулятор с определенной химической системой имеет фиксированный интервал быстрой зарядки. По мере увеличения интервала зарядки SoC зарядная емкость элемента уменьшается.

MSCC позволяет гибко настраивать множитель зарядки. Зарядная емкость батареи высока в диапазоне низких SoC, и увеличение множителя зарядки может увеличить скорость зарядки.
В то время как в диапазоне высоких SoC зарядная емкость батареи становится слабее, и уменьшение множителя зарядки гарантирует, что батарея не будет осаждать литий в течение всего процесса зарядки.

Найдя максимальную емкость зарядки без литиевых осадков в различных зонах SoC, в сочетании с общим требованием к времени быстрой зарядки, мы можем получить ряд стратегий быстрой зарядки.
Затем, проверив цикличность работы батареи с помощью экспериментов по зарядке и разрядке, мы сможем выбрать оптимальную стратегию зарядки.

Поэтому, по сравнению с CCCV, электричество MSCC более выгодно для увеличения срока службы батареи.

Импульсная зарядка (PC)

ПК подает мгновенный большой ток для зарядки аккумулятора, после чего ток падает до 0 и оставляется на короткое время, затем подается мгновенный разряд. Аккумулятор заряжается быстро, чередуя процесс мгновенной зарядки высоким током — отдых — мгновенная разрядка высоким током.

Поляризация разности концентраций, возникающая при быстрой высокоскоростной зарядке, уменьшается благодаря мгновенному отдыху и разрядке. Проблема низкой зарядной емкости из-за быстрого прихода батареи к напряжению отключения заряда исключена.

В настоящее время PC не так широко используется для зарядки EV, как MSCC, потому что мгновенный ток, необходимый для зарядки с помощью PC, требует более высокой нагрузки на сеть. Кроме того, зарядные станции, использующие технологию PC, должны иметь функцию точки разряда во время зарядки аккумулятора. На данном этапе это все еще немаленькие проблемы для данной технологии.