La principal diferencia entre los vehículos eléctricos y los vehículos de combustible es que la fuente de energía es diferente. Los vehículos de combustible tradicional se repostan, mientras que los vehículos eléctricos deben cargarse. Este artículo presenta los conocimientos básicos de los equipos de carga y carga de vehículos eléctricos.

1. Introducción del cargador EV

La apariencia y el rendimiento de los equipos de carga varían ampliamente. A menudo escuchamos nombres como portátil, doméstico, de carga rápida, público/operativo, etc. Además, la interfaz del cargador también tiene una interfaz de carga de CA, una interfaz de carga de CC, etc. Para los practicantes de carga, también hay un montón de términos más confusos como: Nivel 1/2/3, Modo 1/2/3/4, etc. El resumen es que hay demasiados términos técnicos, lo que deslumbra a la gente. Este artículo intenta brindarle una descripción general fácil de entender del concepto de carga.

Cargador es un nombre común para el equipo de suministro de energía EV (Equipo de suministro de vehículos eléctricos - EVSE), que es una herramienta para complementar la energía eléctrica para vehículos eléctricos, similar al equipo de reabastecimiento de combustible para vehículos de combustible.

A diferencia del repostaje, que solo se puede realizar en las gasolineras, los vehículos eléctricos se pueden cargar en casa o en estaciones de carga en el exterior. Por supuesto, necesita un dispositivo de carga. ¿Qué tipo de equipo de carga se necesita para qué tipo de vehículo eléctrico y cuál es la diferencia entre los complicados equipos de carga?

Primero clasificamos los cargadores según diferentes ángulos.

1.1. Clasificación del cargador
1.1.1. Clasificación básica

Esencialmente, los cargadores EV se pueden dividir en solo dos categorías: CA (cables de extensión inteligentes) y cargadores "verdaderos" de CC.

La figura 1 muestra el principio de carga de vehículos eléctricos. La parte gris de la izquierda es el flujo de corriente de la carga de CA y la parte verde de la derecha es la ruta de la carga de CC. Se puede ver que la pila de corriente alterna (CA) suministra energía para el cargador a bordo (Cargador a bordo: OBC), y el cargador a bordo realiza la conversión de rectificación CA-CC para cargar la batería de energía; mientras que la pila de corriente continua (CC) pasa por alto el cargador integrado (OBC) Cargue la batería directamente.

La razón es simple. La batería de energía de un EV solo puede recibir corriente y voltaje de corriente continua (CC), mientras que la red eléctrica/el enchufe doméstico proporciona corriente alterna, que no puede cargar directamente la batería del automóvil. Debe convertirse de CA a CC, y la energía de CC convertida puede cargar la batería. Todas las pilas de carga de corriente alterna (CA) son solo líneas de suministro de energía para equipos de carga (OBC), aunque pueden ser líneas de suministro de energía muy inteligentes; mientras que las pilas de corriente continua (DC) integran módulos de potencia, y la conversión AC-DC se realiza en las pilas, y la corriente continua de salida está cargando baterías.

1.1.2. Clasificación estándar

Desafortunadamente, a día de hoy, no existe un estándar mundial unificado para la interfaz de carga de los vehículos eléctricos, al igual que la interfaz de carga de los teléfonos móviles antes de 2012 es tan compleja y diversa.

Consulte la Figura 2 para ver los tipos de interfaz en todo el mundo. Los cables de carga de diferentes estándares y las interfaces de carga del extremo del automóvil no se pueden usar universalmente.

En términos generales, los estándares actuales son formulados por países con industria automotriz y países de mercado importantes: Europa/América/Japón/China. Existen 3 estándares para la interfaz de carga de CA: Tipo 1 en Estados Unidos/Japón, Tipo 2 en Europa y GB/T en China. Existen cuatro estándares para la interfaz de carga de CC, a saber: CCS 1 en los Estados Unidos (Norteamérica), CHAdeMO en Japón, CCS 2 en Europa y GB/T en China. El resto del mundo sigue básicamente los estándares de EE. UU./Europa.

1.1.3. Clasificación de potencia

Los cargadores varían en potencia de 1kW a 500kW. Generalmente, los niveles de potencia de los cargadores comunes incluyen dispositivos portátiles (AC) de 3kW; Wallbox de pared (CA) de 7/11 kW, dispositivos de columna de CA operativos de 22/43 kW y dispositivos de corriente continua (CC) de 20-350 o incluso 500 kW.

La potencia (máxima) del cargador es la máxima potencia posible que puede proporcionar a la batería. El algoritmo es tensión (V) x corriente (A), y el trifásico se multiplica por 3. 1,7/3,7kW se refiere a cargadores monofásicos de alimentación (110-120V o 230-240V) con una corriente máxima de 16A , 7kW/11kW/22kW se refieren a cargadores con alimentación monofásica de 32A y trifásica de 16/32A respectivamente. El voltaje es relativamente fácil de entender. Los estándares de voltaje de los hogares en varios países y la corriente son generalmente los estándares de la infraestructura eléctrica existente (enchufes, cables, seguros, equipos de distribución de energía, etc.). El mercado en América del Norte, especialmente en los Estados Unidos, es bastante especial. Hay muchos tipos de enchufes en los hogares estadounidenses (forma, voltaje y corriente de los enchufes NEMA), por lo que los niveles de potencia de los cargadores de CA domésticos en los Estados Unidos son más abundantes y no los discutiremos aquí.

La potencia del dispositivo de CC depende principalmente del módulo de potencia interno (conexión paralela interna). Actualmente, hay módulos de 20/30/40kW en la corriente principal, por lo que la potencia del dispositivo de CC es un múltiplo de la potencia de los módulos anteriores. Sin embargo, también se considera que coincide con la potencia de carga de las baterías de los vehículos eléctricos, por lo que los cargadores de CC de 60/120/240 kW son muy comunes en el mercado.

1.1.4. Clasificación de voltaje/modo

Existen diferentes clasificaciones para equipos de carga de vehículos eléctricos en los Estados Unidos/Europa. Estados Unidos generalmente usa el Nivel 1/2/3 para clasificar; mientras que fuera de los Estados Unidos (Europa) generalmente usa el Modo 1/2/3/4 para distinguir.

El nivel 1/2/3 es principalmente para distinguir el voltaje del terminal de entrada del cargador. El nivel 1 se refiere a un cargador alimentado directamente por un enchufe doméstico estadounidense (monofásico) de 120 V, y la potencia es generalmente de 1,4 kW a 1,9 kW; El nivel 2 se refiere a un cargador alimentado por un enchufe doméstico estadounidense (monofásico). Los cargadores de CA de alto voltaje de 208/230 V (Europa)/240 V tienen una potencia relativamente alta, 3kW-19,2kW; El nivel 3 se refiere a los cargadores de CC.

La clasificación del Modo 1/2/3/4 depende principalmente de si el cargador se comunica con el vehículo eléctrico.

El modo 1 se refiere al cable eléctrico para cargar el automóvil. Un extremo es un enchufe común conectado a la toma de pared y el otro extremo es el enchufe de carga del automóvil. No hay comunicación entre el coche y el dispositivo de carga (de hecho, no hay ningún dispositivo, solo el cable de carga y el enchufe). Ahora, en muchos países está prohibida la carga de vehículos eléctricos en modo 1.

El modo 2 se refiere a un cargador de CA portátil que no está instalado de manera fija. Hay comunicación durante el proceso de carga;

El modo 3 se refiere a un cargador de CA de instalación fija (pared o columna). Hay comunicación durante el proceso de carga;

El modo 4 se refiere específicamente a los cargadores de CC de instalación fija y también tiene comunicación.

Hay otras clasificaciones. Por ejemplo, los cargadores de CA se clasifican según la fuente de alimentación de entrada monofásica/bifásica/trifásica. Los terminales de entrada de la pila de carga correspondientes deben conectarse a una fuente de alimentación de CA monofásica, bifásica y trifásica respectivamente, y el número de fases de salida es el mismo que el de la entrada. La pila de CC generalmente se alimenta con una entrada de CA trifásica.

Además, existe una diferencia entre pilotes privados y operaciones. El primero no requiere cobro y facturación, mientras que el segundo requiere cobro y cobro. Por lo tanto, es necesario contar con una interfaz hombre-máquina, un medio de pago y una conexión con el sistema de operación/peaje.

2. Características de la recarga de vehículos eléctricos

La potencia de carga de los vehículos eléctricos no es constante, y las características de las baterías de litio determinan que la curva de carga sea variable. En pocas palabras, se puede dividir en carga de corriente constante, carga de voltaje constante y carga flotante en la etapa final.

Por tanto, el proceso de carga completa de un vehículo eléctrico es más largo que el tiempo de carga obtenido por simple cálculo de división (capacidad de la batería kWh/potencia del cargador kW).

La Figura 5 es una curva para cargar una batería EV estándar.

3. Conceptos erróneos comunes sobre la carga de vehículos eléctricos

3.1. Para acortar el tiempo de carga, ¿necesita elegir un cargador de mayor potencia?

La respuesta no es necesariamente. En el diagrama de carga de CA/CC que se muestra en la Figura 1, se puede ver que si se trata de una carga de CA, el cargador de CA es solo un dispositivo de fuente de alimentación, y la potencia de carga real está determinada por el cargador del automóvil (por supuesto, la potencia de El cargador es más bajo que el del cargador del coche. máquina, el cuello de botella es el cargador). En la actualidad, los cargadores de a bordo convencionales son de 3/7/11/22kW, por lo que si se utiliza un convertidor de CA de 22kW para cargar un vehículo eléctrico con solo un OBC de 3kW de potencia, la potencia de carga final sigue siendo de 3kW.

3.2. ¿Se puede cargar a plena potencia con un cargador de CC?

La respuesta no es necesariamente. Aunque no hay limitación del OBC del cargador integrado, la CC carga directamente la batería, pero se debe tener en cuenta el límite superior de la batería, y también se limita la potencia máxima que la batería puede soportar. La mayoría de los vehículos eléctricos que no son de gama alta tienen el soporte de batería más alto. La potencia de carga no supera los 150kW. Incluso si se carga con una carga súper rápida de 350kW, la potencia de carga no puede exceder la potencia máxima permitida por la batería (BMS). Por supuesto, la potencia de carga de las diferentes etapas de carga también es diferente.

En la actualidad, solo unos pocos vehículos eléctricos de alta gama admiten una potencia de carga relativamente grande. Por ejemplo, Porsche Tycan admite una potencia de carga máxima de 225kW y E-Tron de Audi admite una potencia de carga máxima de 150kW.

4. Puntos a tener en cuenta al comprar un cargador

A todos les preocupa más cómo comprar un coche eléctrico cuando tienen las condiciones para instalar un cargador doméstico.

En la actualidad, la CA se utiliza principalmente para uso doméstico (el precio y la potencia de los cargadores de CC limitan su instalación en hogares comunes), primero confirme el límite superior de la potencia permitida para instalar cargadores en el hogar (confirme la capacidad de distribución de energía del hogar/ comunidad con la compañía de suministro eléctrico/finca/electricista), y confirmar si el hogar es monofásico (doméstico) o trifásico (europeo), y luego confirmar si el cargador de vehículo eléctrico a bordo (OBC) adquirido es monofásico. -fásico (el vehículo eléctrico doméstico OBC es mayoritariamente monofásico) o trifásico, por último, compre el correspondiente cargador monofásico/trifásico. En teoría, tanto los cargadores monofásicos como los trifásicos son compatibles con los cargadores de a bordo monofásicos y trifásicos, pero si hay un OBC monofásico a bordo, no es necesario instalar un cargador trifásico en todos.

Además, debe considerar elegir inteligente o tonto. Smart es un cargador que se puede controlar mediante una aplicación móvil/autorización de identidad/gestión de carga, y la tontería es que no hay interacción entre humanos y computadoras, y se puede cargar deslizando una tarjeta o insertando directamente una pistola. El dispositivo inteligente es la primera opción, que puede ser más conveniente de controlar (como la carga regular, la carga remota, etc.), la gestión de registros de carga, etc. proporcionará muchas comodidades, y también hay redes eléctricas urbanas (Alemania) que estipular que los cargadores domésticos recién instalados deben ser inteligentes.

En resumen, en China y los países con electricidad doméstica monofásica, los cargadores domésticos monofásicos de 7kW son básicamente la corriente principal; en países/regiones europeos con electricidad doméstica trifásica, la trifásica de 11kW es la mejor opción. Se prefiere un cargador inteligente con control de aplicación móvil.

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