Carga rápida frente a carga superrápida: principio de funcionamiento y diferencias

Principio de carga de un vehículo eléctrico

En primer lugar, hay que aclarar un concepto: la electricidad que se utiliza en casa es corriente alterna, mientras que la que produce la batería es corriente continua. El cambio de corriente alterna a corriente continua se denomina "rectificación"; y el cambio de corriente continua a corriente alterna, "inversión".

Cuando la pila de carga de CA carga el coche, la corriente alterna entra en el vehículo y, a continuación, éste completa por sí solo el trabajo de "rectificación" y regulación de la tensión y la corriente.

La entrada de electricidad al vehículo desde la pila de carga de CC ya es de CC, y el voltaje y la corriente se han ajustado con precisión, y entra directamente en la batería de litio del interior del vehículo.

¿Qué potencia tiene una pila de carga de CC?

En primer lugar, hay que entender qué es la potencia de una pila de carga. Por ejemplo: una potencia de carga de 7KW significa cargar 7 kilovatios hora de electricidad en una hora. Por tanto, una potencia de carga de 60KW significa cargar 60 kilovatios hora de electricidad en una hora. En otras palabras, cuanto mayor sea la potencia, más rápida será la carga.

Por lo general, las pilas de carga rápida de CC se componen de módulos de fuente de alimentación conmutada. Si tomamos como ejemplo las pilas de carga de CC de China, existe una norma unificada para los módulos de alimentación conmutada. La potencia de un módulo individual es de 15 kW, la de 2 módulos en paralelo es de 30 kW, la de 4 módulos en paralelo es de 60 kW, y así sucesivamente.

La potencia de las pilas de carga de CC se duplica a partir de 15KW. Por ejemplo: 15KW, 30KW, 45KW, 60KW...180KW, 240KW y 360KW (15KW es la más baja, y 360KW es la máxima). Pero, de hecho, la mayoría de las pilas de carga de CC son de 60KW. Básicamente, la mayoría de las grandes estaciones de carga rápida de CC y de cargador de batería en estaciones de servicio de vía alta son de 60KW. En algunos aparcamientos públicos, también hay algunas pilas de carga de CC de nivel 30KW.

¿Qué es la carga rápida y la carga superrápida?

Según las diferentes velocidades de carga, la pila de carga se divide en: carga lenta, carga rápida y carga superrápida.

Carga lenta de CA:
La pila de carga de CA interactúa con el vehículo, introduce la corriente alterna de la red en el puerto de carga lenta del vehículo eléctrico, convierte la corriente alterna en continua a través del cargador del coche y, a continuación, introduce la batería para completar la carga.

El vehículo eléctrico medio tarda entre seis y ocho horas en completar un proceso de carga lenta. Aunque los modelos híbridos enchufables actuales pueden conectarse a una fuente de alimentación externa para cargar el vehículo, básicamente se limitan a una carga lenta.

Carga rápida de CC:
La pila de carga rápida se denomina pila de carga de CC, su forma es similar a la de un frigorífico y su volumen es mayor en comparación con la pila de carga lenta. El principio de carga consiste en utilizar la interfaz de carga de la pila de carga de CC para cargar directamente la batería tras convertir la corriente alterna en corriente continua.

Estas pilas de carga suelen existir en estaciones de servicio de vías elevadas o en garajes subterráneos de grandes centros comerciales. La potencia de las pilas de carga rápida de CC suele rondar los 60 kW y, en los últimos años, ha llegado incluso a los 120-150 kW. Generalmente, un ratio de carga superior a 1C se considera carga rápida. 1C se refiere a la capacidad total de una batería, y 1C de carga significa que se tarda 1 hora en cargar completamente la batería.

Carga superrápida de CC:
Si comparamos la carga rápida con la superrápida, ambas son de corriente continua. El volumen de la pila de carga superrápida es mayor y contiene muchas piezas precisas, por lo que el coste de producción es más elevado.

Si comparamos la carga rápida con la carga superrápida, su potencia suele ser superior a 200 kW, lo que hace que la velocidad de carga sea extremadamente rápida. Por lo general, un proceso de carga superrápida se completa en media hora o una hora, pero el coste de la carga también es mayor comparando la carga rápida con la carga superrápida.

Cómo funciona la carga superrápida

Técnicamente hablando, las baterías de litio utilizan la reacción química de intercalación del litio. Durante la carga y la descarga, los iones de litio van y vienen entre los electrodos positivo y negativo. Al descargarse, los iones de litio se desintercalan del electrodo negativo al positivo, y al cargarse, los iones de litio se incrustan en el electrodo negativo desde el positivo.

La carga superrápida consiste en aumentar el flujo y la velocidad de los iones e incrustar rápidamente los iones de litio del electrodo positivo en el electrodo negativo. No hay diferencia en la esencia del principio de funcionamiento entre la carga rápida y la carga superrápida.

El riesgo de la carga superrápida proviene principalmente del hecho de que cuando los iones de litio fluyen rápidamente, es fácil que se forme el fenómeno de polarización por concentración, es decir, las tasas dentro y fuera del electrodo son diferentes, destruyendo así la estructura química de los materiales del electrodo positivo y negativo. Al mismo tiempo, cuando se carga con alta corriente, la batería se calentará rápidamente. Se forma un entorno de funcionamiento sobrecalentado que induce el desbordamiento térmico de la batería.

Pero todo es controlable con la tecnología. Mientras la estructura química de los materiales de los electrodos positivo y negativo no cambie durante la carga superrápida, la batería de iones de litio puede garantizar ciclos múltiples y a largo plazo y lograr una vida útil ideal.

En los últimos años, la tecnología de las baterías de iones de litio ha experimentado grandes avances. Tanto la estabilidad de los propios electrodos positivo y negativo como el sistema de gestión de baterías BMS han mejorado continuamente. Los riesgos de la carga superrápida pueden evitarse técnicamente.

Carga rápida vs carga superrápida - tiempo de carga

Si la batería se carga a 80% (normalmente cuando la batería se carga a 80%, la corriente del cargador debe reducirse para proteger la seguridad de la batería. Después, el proceso de carga empieza a ralentizarse de 80% a 100%. Por lo tanto, 80% se utiliza generalmente para la asunción), la carga lenta normal en el mercado tarda al menos 6 horas.

Comparando la carga rápida con la carga superrápida, la carga rápida tarda básicamente unos 40 minutos, y la operación real puede tardar unos 10 minutos más sobre esta base. Y la carga superrápida puede cargar el 80% en 30-40 minutos, y en 80 minutos estará completamente cargado. Así que podemos ver que el tiempo de carga de la carga rápida frente a la carga súper rápida es en realidad muy similar.

Carga lenta frente a carga rápida: cuál es mejor

Carga rápida:

El tiempo de carga es corto. La tensión de carga de CC suele ser mayor que la tensión de la batería, por lo que es necesario convertir la alimentación de CA en CC a través de un rectificador, lo que impone mayores requisitos a la resistencia a la tensión y a la seguridad del power wheels batería paquete.

Sin embargo, si la velocidad de carga es demasiado rápida, puede dar lugar a una visualización falsa de la capacidad de la batería. Sin embargo, éste no es el mayor problema. La mayor preocupación es que la carga rápida puede acortar la vida útil de la batería. En el caso de los vehículos eléctricos, la vida útil de la batería depende de la vida útil del vehículo. Al fin y al cabo, el precio de la batería supone una gran parte del coste de compra de un vehículo eléctrico.

La razón por la que la carga rápida acorta la vida útil de la batería es que la corriente generada por la carga rápida es mayor que la de la carga lenta. Por lo tanto, comparando la carga rápida con la carga superrápida, la batería generará una temperatura elevada durante el proceso de carga, y la alta temperatura acelerará el envejecimiento de la batería, acortando así su vida útil.

En casos graves, puede incluso dañar la batería y provocar averías frecuentes. Si se aplica el modo de carga rápida para cargar después de una pérdida prolongada de energía, ni siquiera la mejor batería podrá soportar semejante tormento.

Carga lenta:

Cargar una batería a una velocidad inferior no causará el problema de la falsa visualización de la capacidad de la batería en comparación con la carga rápida frente a la carga superrápida. Además, la corriente de carga y la potencia de la carga lenta son menores que las de la carga rápida, lo que no sólo reduce el calor y el estrés de la batería, sino que también ayuda a prolongar su vida útil. Sin embargo, el tiempo de carga es mucho mayor.

Si los propietarios no tienen prisa por utilizar el coche, se recomienda elegir la carga lenta frente a la carga rápida o la carga superrápida. Además, no espere a que el coche se agote para cargarlo. Trate de encontrar una pila de carga para cargar el coche cuando todavía hay 20%-30% de la energía. Por supuesto, instalar una pila de carga de CA en la propia plaza de aparcamiento será mucho más cómodo.

Además, se recomienda cargar y descargar completamente los vehículos eléctricos en una estación de carga lenta de CA una vez al mes, lo que ayudará a equilibrar la batería y prolongar su vida útil. En entornos de baja temperatura, también se recomienda utilizar la carga lenta, que puede hacer que la batería tenga un mejor efecto de uso.

¿La carga rápida y la carga superrápida reducirán definitivamente la duración de la batería?

A medida que siguen aumentando la producción, las ventas y la propiedad de vehículos eléctricos, la proporción de vehículos por pila sigue siendo alta, lo que hace que los propietarios de los coches pasen mucho tiempo esperando pilas de carga libres, e incluso es difícil encontrar pilas de carga durante las vacaciones. Impulsada por la "ansiedad de la carga", la era de la carga rápida de los vehículos eléctricos ha llegado, y ha traído otra ansiedad:

¿La carga rápida y la carga superrápida reducirán la duración de la batería?

Lo que realmente está estrechamente relacionado con la salud de la batería es principalmente la gestión térmica y el BMS (sistema de gestión de la batería). 9 factores comunes que afectan a la salud de la batería son: capacidad de corriente de la batería, resistencia interna de la batería, profundidad de carga y descarga, velocidad de carga y descarga, velocidad de autodescarga, sobrecarga y sobredescarga, número de ciclos, corriente de carga y descarga, y temperatura.

Entre ellos, en términos de tasas de carga y descarga, cuando se carga a altas tasas, la temperatura de la batería puede aumentar demasiado rápido, lo que dificulta la gestión térmica y hace que la salud de la batería se deteriore. El BMS se denomina protector de la batería, que puede detectar y analizar el estado de la batería para evitar la sobredescarga y prolongar su vida útil.

El uso de sistemas de gestión térmica y BMS seguros y fiables puede proteger eficazmente la salud de las baterías. Siempre que los propietarios de automóviles utilicen los productos y servicios proporcionados por la norma fabricante de baterías de litio y desarrollar buenos hábitos de carga, la carga rápida normal y la carga superrápida no causarán grandes pérdidas a la batería.

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