Kako stanice za brzo punjenje prilagođavaju brzinu punjenja?

Ako ste se ikada zaustavili na brzoj punionici s mrtvim ili umirućim električnim automobilom, samo da biste se priključili i gledali kako zaslon punjača skače sa 150 kW na 80 kW minutu kasnije, vjerojatno ste se pitali: zašto se brzina mijenja? Kao dobavljač stanica za brzo punjenje, stalno dobivam ovo pitanje od novih vlasnika električnih vozila, znatiželjnih prolaznika, pa čak i drugih vlasnika tvrtki koji žele instalirati vlastitu infrastrukturu za punjenje. Istina je da brza brzina punjenja nije fiksna — radi se o dinamici naprijed-natrag između stanice, vašeg automobila, pa čak i vanjskih čimbenika kao što su vrijeme i potražnja mreže. Razjasnimo kako ovo funkcionira i zašto je to važno za svakoga tko se oslanja naBrzo punjenje za EV automobilekako bi njihova putovanja bila na pravom putu.

Prvo, počnimo s najvećim igračem u ovom plesu: sustavom upravljanja baterijom vašeg EV-a ili BMS-om. Zamislite BMS kao mozak svoje baterije. Njegov je posao nadzirati svaku pojedinačnu ćeliju u bateriji — temperaturu, stanje napunjenosti (SOC), napon, pa čak i koliko struje svaka ćelija može sigurno podnijeti u bilo kojem trenutku. Kada se priključite na brzi punjač, ​​BMS i vlastita upravljačka jedinica punjača (često se naziva jedinica za upravljanje napajanjem ili PCU) imaju brzi razgovor koristeći standardni protokol poput CCS ili CHAdeMO. O ovom chatu se ne može pregovarati: on kaže punjaču: "Hej, moja baterija trenutno može zauzeti X količine energije - nemojte mi dati više od toga ili riskiram pregrijavanje ili oštećenje ćelija."

Na primjer, kada stignete na stanicu s potpuno praznom baterijom, BMS će reći punjaču da je baterija spremna preuzeti punu snagu—recimo, 350 kW, što je uobičajeno u novijim električnim vozilima dugog dometa. Zato su novi vlasnici električnih vozila često šokirani kada prijeđu s 0% na 50% u 10 minuta. Ali kada baterija dosegne oko 80% SOC, kemija se mijenja. Litij-ionske baterije najbrže se pune kada postoji veliki protok iona od katode do anode, ali nakon što je anoda gotovo u potpunosti zasićena ionima, ne može ih prihvatiti toliko bez opasnosti od presvlačenja litijem — procesa u kojem se metalni litij nakuplja na anodi, što s vremenom može uzrokovati kratke spojeve. Kako bi to spriječio, BMS govori punjaču da vrati napajanje. Odjednom, taj punjač od 350 kW ispumpava 100 kW, a za preostalih 20% punjenja potrebno je 20 ili 30 minuta umjesto 10. To nije greška u punjaču - to je BMS koji štiti vašu bateriju na duge staze. Zbog toga bi svatko tko traži pouzdanu, skalabilnu infrastrukturu trebao provjeritiStanice za brzo punjenje električnih automobiladizajniran za rad sa širokim rasponom BMS komunikacijskih protokola.

Sljedeće: hardver i dizajn punjača. Nisu svi brzi punjači jednaki, a njihova sposobnost prilagođavanja brzine u hodu ovisi o tome kako su napravljeni. Većina modernih javnih brzih punjača su DC brzi punjači (DCFC), koji zaobilaze ugrađeni punjač vašeg automobila i šalju istosmjernu struju ravno u bateriju—to je ono što omogućuje velike brzine na koje se svi oslanjamo. Ali čak i najsnažniji DCFC ima ograničenja i može isporučiti snagu onoliko brzo koliko to mogu podnijeti njegove unutarnje komponente. Na primjer, punjač od 50 kW ograničen je svojim modulima napajanja, sustavom hlađenja i ožičenjem na samo 50 kW pri vrhuncu. Ali čak ni punjač od 150 kW neće samo ubaciti 150 kW u svaki automobil koji se priključi. Njegov PCU je programiran da prilagodi izlaznu snagu u stvarnom vremenu na temelju signala koje dobiva od BMS-a, ali i na vlastitom hardverskom kapacitetu. Ako unutarnja temperatura punjača postane previsoka - recimo, zato što je radio na 150 kW bez prestanka tri sata na vrućini od 95 stupnjeva - smanjit će snagu kako bi spriječio pregrijavanje i oštećenje. Zato ćete ponekad vidjeti punjač koji bi trebao biti sposoban za velike brzine kako radi sporije u sparnim ljetnim danima: on štiti sebe, a zauzvrat i vaš automobil.

Za one koji preferiraju punjenje kod kuće, vrijedi ista logika, ali na nižim razinama snage. AKućni punjač od 50kwradi s vašim BMS-om kako bi prilagodio brzinu, ali budući da se kućno punjenje često obavlja preko noći kada vam brzina nije toliko potrebna, ovi punjači obično daju prednost učinkovitosti u odnosu na vršnu snagu. I dalje se prilagođavaju: ako vaš BMS kaže da vam je baterija hladna, mogli bi isporučiti manju snagu dok se baterija ne zagrije, kako bi spriječili oštećenje. Ako mreža ima vršnu potražnju (recimo, vruća ljetna večer kada svi rade na izmjeničnoj struji), vaš kućni punjač također može malo smanjiti napajanje kako bi se izbjeglo dodatno opterećenje lokalne mreže. Eto zaštoMjesta za punjenje kod kućedizajnirani s funkcionalnošću pametne mreže postaju sve popularniji—mogu koordinirati s komunalnim poduzećima kako bi prilagodili brzinu punjenja na temelju potreba mreže, često vam omogućujući jeftinije punjenje tijekom sati izvan najveće potrošnje, a da pritom baterija ostane zdrava.

Vanjski čimbenici također igraju veliku ulogu u tome koliko brzo stanice za punjenje prilagođavaju svoju brzinu, a jedan od najpodcijenjenijih je temperatura. Baterije su izbirljive: ne pune se dobro kada su prehladne ili prevruće. Na niskim temperaturama, litijevi ioni kreću se mnogo sporije, pa čak i ako je vaš BMS spreman prihvatiti veliku snagu, kemijska reakcija ne može pratiti. Kao rezultat toga, BMS će ograničiti brzinu punjenja kako bi spriječio oštećenje. Zato biste usred hladnog zimskog dana mogli primijetiti da vaš brzi punjač daje samo pola svoje uobičajene snage u prvih 10 minuta punjenja. Suprotno tome, ako je baterija prevruća - kao nakon 30 minuta vožnje autocestom na vrućini od 100 stupnjeva - protok iona može postati nestabilan, pa će BMS usporiti punjenje dok se baterija ne ohladi. Neki napredni brzi punjači također imaju integrirano predkondicioniranje baterije, koje grije ili hladi bateriju prije nego počne punjenje koristeći energiju iz mreže. Ako se zaustavite na javnom punjaču s hladnom baterijom, punjač bi mogao odgoditi vršnu snagu za nekoliko minuta kako bi se baterija zagrijala na optimalnu temperaturu (oko 20-25°C) prije povećanja brzine, što vam dugoročno štedi vrijeme.

Mrežna potražnja još je jedan ključni vanjski čimbenik, posebno za javne brze punionice. Komunalna poduzeća često naplaćuju više električne energije tijekom vršnih sati (obično u podne i rano navečer), a kako bi izbjegli preopterećenje mreže, mnogi operateri stanica za punjenje instaliraju punjače koji mogu prilagoditi izlaznu snagu na temelju kapaciteta mreže. Na primjer, ako lokalna mreža može podržati samo 1 MW snage za grupu punjača, a postoji 10 DCFC-ova od kojih svaki ima 150 kW, sustav upravljanja mrežom će dinamički raspodijeliti snagu. Ako samo jedan automobil puni, može dobiti punih 150 kW. Ako se dva automobila uključe u isto vrijeme, sustav će podijeliti dostupnu snagu—recimo, 100 kW svaki—tako da niti jedan ne ostane gladan, a mreža nije preopterećena. Ovo je veliki razlog zašto su moderni javni punjači pametniji od starijih modela; mogu komunicirati ne samo s vašim automobilom, već i s lokalnom mrežom kako bi prilagodili brzinu u stvarnom vremenu, osiguravajući da je punjenje učinkovito za sve. Kao dobavljačJavna DC stanica za brzo punjenjerješenja, dizajniramo naše jedinice s ugrađenim modulima za upravljanje mrežom koji ovu dinamičku prilagodbu čine besprijekornom, tako da operateri ne moraju brinuti o ograničenjima mreže koja smanjuju brzinu punjenja njihovih korisnika.

Također je važno razbiti uobičajeni mit: punjač veće snage nije uvijek brži. Punjač od 350 kW brz je onoliko koliko vaša baterija može prihvatiti snagu. Ako BMS vašeg EV-a može podnijeti samo 100 kW pri određenom stanju napunjenosti, priključivanjem na punjač od 350 kW dobit ćete najviše 100 kW, bez obzira na snagu punjača. Zato su novija električna vozila s većim, naprednijim paketima baterija dizajnirana za rad s višim razinama snage, tako da mogu iskoristiti prednosti najbržih punjača na tržištu. Na primjer, Tesla Model 3 s baterijom od 75 kWh može potrajati do 250 kW, dok stariji Nissan Leaf s baterijom od 40 kWh ima maksimalno oko 50 kW. Dakle, kada se Leaf priključi na punjač od 350 kW, punit će se samo na 50 kW veći dio punjenja, sve dok ne dosegne gornju SOC granicu, a zatim još više usporiti. Ova neusklađenost je namjerna, a radi se o dugovječnosti i sigurnosti baterije.

Dakle, što to znači za vas kao vozača EV-a ili tvrtku koja želi instalirati infrastrukturu za punjenje? Za vozače, razumijevanje načina na koji se brzina punjenja prilagođava može smanjiti stres dugih putovanja. Ako dođete do punjača i on radi sporije nego što je reklamirano, gotovo nikada nije u pitanju neispravan punjač—vaš BMS štiti vašu bateriju, sam punjač koji se hladi ili faktor poput temperature u igri. Za tvrtke, odabir pravih stanica za punjenje znači partnerstvo s dobavljačima koji proizvode punjače koji mogu učinkovito komunicirati sa svim modernim EV BMS sustavima, nositi se s vanjskim zahtjevima mreže i prilagoditi se uvjetima u stvarnom svijetu.

Ako ste spremni uložiti u infrastrukturu za brzo punjenje za svoju tvrtku, imovinu ili vozni park, tu smo da vam pomognemo. Naša linija brzih punionica za električne automobile dizajnirana je s najsuvremenijim komunikacijskim protokolima, pametnim podešavanjem snage i ugrađenim sigurnosnim značajkama kako bi se osiguralo pouzdano punjenje za svako EV, svaki put. Bilo da tražite javne DC brze punjače, rješenja za kućno punjenje kao što je naš kućni punjač od 50kW, ili trebate smjernice o odabiru prave postavke za svoje potrebe, naš tim vas može provesti kroz svaki korak procesa. Stupite u kontakt s nama kako biste saznali više o tome kako naša rješenja za punjenje mogu zadovoljiti vaše potrebe i održati vaše klijente ili vozače napunjenima i u pokretu.

Reference

1. Nacionalni laboratorij za obnovljivu energiju (NREL). (2022). Performanse brzog punjenja istosmjernom strujom i sigurnost baterije. Ministarstvo energetike SAD-a.
2. Međunarodna agencija za energiju (IEA). (2023). Infrastruktura za brzo punjenje električnih vozila: tehnologija, implementacija i politika.
3. Društvo automobilskih inženjera (SAE). (2021). Standard za vodljivi sustav punjenja električnih vozila (SAE J1772/CCS).
4. Battery University. (2022). Osnove punjenja litij-ionske baterije. Cadex Electronics Inc.
5. Međunarodna elektrotehnička komisija (IEC). (2020). Sigurnosni zahtjevi za stanicu za brzo punjenje istosmjernom strujom (IEC 61851-23).