Desarrollo de la recarga rápida de vehículos eléctricos
Situación actual de la recarga rápida
En la actualidad, la plataforma de alta tensión de los vehículos eléctricos sigue siendo principalmente de 400 V.
Mediante la fórmula "potencia = tensión * corriente", podemos saber fácilmente que cuando aumenta la potencia de carga, si la tensión del vehículo permanece invariable, la corriente de carga aumentará de forma natural.
Se expondrán problemas como la pérdida de energía, la disipación del calor, el envejecimiento, las interferencias electromagnéticas y el impacto en la propia batería causado por el aumento de la corriente.
Al mismo tiempo, la carga rápida de alta corriente sólo puede alcanzar la máxima potencia de carga bajo la condición de 10-30% SOC, y no puede cumplir los requisitos de carga de 4C.
Cuando la potencia de carga alcanza los 200 kW, la corriente de carga del vehículo en la plataforma de tensión de 400 V puede llegar a los 500 A, y la mayoría de los vehículos actuales no pueden soportar una corriente de carga tan grande.
Por el contrario, si se utiliza el método de aumentar la tensión para reponer energía para el vehículo, no sólo se puede mejorar la seguridad de carga y la eficiencia de conversión, sino que también se mantiene una mayor potencia de carga en un rango SOC más amplio, y la velocidad de carga es más rápida.
Si se utiliza un vehículo con una plataforma de alto voltaje de 800 V, su corriente de carga es de sólo 250 A. Además, el método de carga de alto voltaje y baja corriente también puede prolongar el ciclo de vida de la batería.
Por eso, aumentar la potencia de carga reduciendo la corriente mediante el aumento de la tensión se ha convertido en la línea de investigación de más fabricantes. Esto da lugar a nuevas tecnologías como las pilas de carga de alta tensión y las plataformas de alta tensión de 800 V para vehículos.
Carga rápida de vehículos eléctricos en el mercado
Inventario y ordenar algunos modelos que soportan la carga rápida en el mercado, los resultados se muestran en la siguiente tabla:
| Marca | Tensión máxima/V | Corriente máxima/A | Potencia pico/kw |
|---|---|---|---|
| Tesla | 400 | 600+ | 250 |
| AION V Plus | 460 | 520+ | 240 |
| ZEEKR 001 | 400 | 550+ | 220 |
| Taycan | 723 | 370+ | 270 |
El AION V de la tabla anterior se toma como ejemplo. Si la potencia máxima es de 480 kW durante 10 minutos, el vehículo puede cargarse con 80 kWh.
Si el consumo de energía por cada 100 kilómetros de este modelo es de 16kwh, entonces puede alcanzar una autonomía de 500km.
En cambio, para los vehículos eléctricos que sólo admiten carga de CC ordinaria, la potencia de carga de CC general está dentro de los 60 kW. Si se carga durante 10 minutos, la autonomía de crucero suele ser de unos 60~70 km.
Arquitectura del sistema de alta tensión del vehículo
Cuando aumenta la potencia de carga, todo el vehículo puede adaptarse aumentando la tensión o la corriente de carga.
Sin embargo, el aumento de la corriente de carga incrementará los requisitos del vehículo en términos de disipación de calor y eficiencia, así como la dificultad del proceso técnico. Por ello, la carga rápida de alto voltaje se ha convertido en la elección de la mayoría de las empresas automovilísticas.
En este contexto, la arquitectura del sistema de alta tensión del vehículo también ha desarrollado múltiples vías de desarrollo.
Puede dividirse en tres categorías en función de la tensión de alta tensión: arquitectura de alta tensión de pila completa, arquitectura multivoltaje y arquitectura de baja tensión de pila completa.
Arquitectura de alto voltaje de pila completa: Sólo hay dos plataformas de alta tensión/baja tensión de 800V/12V en todo el vehículo. Todos los componentes de alta tensión, incluidos AC y DCDC, utilizan una tensión de 800V, y todos los componentes de baja tensión utilizan una tensión de 12V. El diagrama topológico es el siguiente:
Arquitectura multivoltaje: alta tensión local de 800V, es decir, todo el vehículo está equipado con una batería de alimentación de 800V. La tensión de 800V se reduce a 400V mediante DCDC para su uso por otros componentes de alta tensión del vehículo. El diagrama topológico es el siguiente:
Arquitectura de bajo voltaje de pila completa: La "baja tensión" se refiere aquí a 400 V en relación con 800 V, no a la baja tensión de 12 V. La arquitectura tiene dos modos: batería doble y batería única. Entre ellos, el modo de batería dual utiliza dos baterías de alimentación de 400V, que se usan en combinación con una caja de distribución de alimentación de alto voltaje. El diagrama topológico es el siguiente:
El modo de una sola batería: sigue la plataforma actual de 400V, pero instala un DC/DC entre el puerto de carga y la batería para reducir la tensión. El diagrama topológico es el siguiente:
Por lo tanto, la carga rápida/supercarga sólo puede realizarse bajo la premisa de un dispositivo de carga externo y el apoyo de la arquitectura de alto voltaje del vehículo. De lo contrario, utilizar demasiada energía para cargar el coche dañará la propia batería del vehículo, que es lo que la las 10 empresas de baterías más importantes del mundo espero evitar.
Cambios en las piezas del vehículo
Con el desarrollo de la tecnología de carga rápida de corriente continua, junto con las restricciones a la instalación de pilas de carga de corriente alterna en algunas comunidades, al mismo tiempo, las empresas automovilísticas han unificado normas para reducir costes.
En la actualidad, se oye una débil voz: las pilas de carga de CC pueden sustituir gradualmente a las pilas de carga lenta de CA. Lo que siguió fue la transformación de las piezas de las empresas de automóviles para vehículos completos, es decir, la eliminación de OBC (cargador de a bordo) (alrededor de 2000-3000 yuanes para una sola pieza).
Por ejemplo, el NIO ET7 ha anulado el OBC de a bordo. Sin el OBC, naturalmente no habrá puerto de carga de CA en el coche, y solo quedará un puerto de carga de CC.
La anulación del OBC desempeña un papel importante en la ligereza y el ahorro de costes de todo el vehículo. Al mismo tiempo, esta medida también puede acortar el ciclo de desarrollo y prueba de vehículos, lo que es beneficioso para el desarrollo de vehículos eléctricos.
Pero cabe preguntarse si está en consonancia con la situación actual de la industria y los hábitos de los usuarios. Al fin y al cabo, la proporción CA/CC de las pilas de recarga públicas se mantendrá en torno a 6:4 durante mucho tiempo. Pero en el futuro, la proporción de pilas de CC debería aumentar gradualmente.
Resumen
En resumen, con la creciente popularidad de los vehículos eléctricos, la carga rápida se ha convertido en el centro de atención de los fabricantes de pilas de carga y las empresas automovilísticas.
El artículo analiza la situación actual de la carga rápida, la carga rápida de vehículos eléctricos en el mercado, las arquitecturas de los sistemas de alta tensión de los vehículos y los cambios en los componentes de los vehículos.
El desarrollo de vehículos eléctricos en el futuro requiere no sólo una mayor eficiencia soluciones para bateríassino también la mejora de las instalaciones de recarga.
