Desafío del sistema de 800V: Estación de carga para sistema de carga

Carga de 800V “Fundamentos de la carga”

Este artículo habla principalmente sobre algunos requisitos preliminares del puesto de carga de 800V, primero veamos el principio de carga: cuando la cabeza del pistón de carga se conecta al extremo del vehículo, la estación de carga proporcionará ① alimentación auxiliar de corriente continua de bajo voltaje al extremo del vehículo, para activar el BMS (Sistema de Gestión de Baterías) incorporado del vehículo eléctrico, después de la activación, ② el extremo del vehículo se conectará al extremo de la estación para intercambiar los parámetros básicos de carga, como la potencia máxima de demanda de carga del extremo del vehículo y la potencia máxima de salida del extremo de la estación, y ambas partes se emparejarán correctamente.

Después de emparejarse correctamente, el BMS (Sistema de Gestión de Baterías) en el extremo del vehículo enviará información de demanda de energía a la estación de carga, y la estación ajustará su voltaje y corriente de salida según esta información, y comenzará formalmente a cargar el vehículo, que es el principio básico de la conexión de carga, y es necesario que nos familiaricemos con él primero.

Carga de 800V: “Aumentar voltaje o corriente”

Teóricamente, queremos proporcionar potencia de carga para acortar el tiempo de carga, generalmente hay 2 formas: o aumentas la batería o aumentas el voltaje; según W=Pt, si se duplica la potencia de carga, entonces el tiempo de carga se reducirá naturalmente a la mitad; según P=UI, si se duplica el voltaje o la corriente, la potencia de carga puede duplicarse, y esto se ha mencionado repetidamente, lo cual también se considera sentido común.

Si la corriente es mayor, habrá 2 problemas, cuanto mayor sea la corriente, más grande y voluminoso será el cable conductor, lo que aumentará el diámetro y peso del cable, incrementando el costo, y al mismo tiempo, no es conveniente para la operación del personal; además, según Q=I²Rt, si la corriente es mayor, mayor será la pérdida de potencia, y la pérdida se refleja en forma de calor, lo que también aumenta la presión sobre la gestión térmica, por lo que no hay duda de que el aumento de la potencia de carga no es deseable para lograrlo mediante el aumento continuo de la corriente.El aumento de la potencia de carga no es deseable, ni para la carga ni para los sistemas de propulsión en vehículo.

En comparación con la carga rápida de alta corriente, la carga rápida de alto voltaje produce menos calor y menor pérdida, actualmente, casi todas las empresas automotrices principales han adoptado la ruta de aumentar el voltaje, en el caso de carga rápida de alto voltaje, teóricamente, el tiempo de carga puede reducirse en un 50%, y el aumento de voltaje puede elevar fácilmente la potencia de carga de 120KW a 480KW.

Carga de 800V: “El voltaje y la corriente corresponden al efecto térmico”.

Pero ya sea que aumentes el voltaje o la corriente, en primer lugar, a medida que aumenta tu potencia de carga, aparecerá calor, pero aumentar el voltaje y la corriente no produce la misma manifestación de calor, algunos impactos en la batería son también un poco mayores, un límite superior más lento pero más evidente en el calor oculto. Pero el primero es preferible en comparación. 

A medida que la corriente en el conductor pasa por menor resistencia, el método de aumentar el voltaje reduce el tamaño requerido del cable, emite menos calor y aumenta la corriente al mismo tiempo, el aumento del área de sección transversal del conductor lleva a un cable de mayor diámetro y peso, mientras que con el tiempo de carga más largo, el calor se intensifica lentamente, de forma más oculta, esta forma de carga presenta un mayor riesgo para la batería.

Carga de 800V: “Algunos desafíos directos de la estación de carga”

La carga rápida de 800V también tiene algunos requisitos diferentes en el extremo de la estación:

Si se observa a nivel físico, a medida que aumenta el voltaje, el diseño del tamaño del dispositivo relevante necesariamente aumentará, como por ejemplo, según IEC60664, el nivel de contaminación 2, el grupo de material de aislamiento 1, se requiere que la distancia del dispositivo de alto voltaje pase de 2mm a 4mm, los mismos requisitos de resistencia de aislamiento aumentarán, casi la distancia de cresta y los requisitos de aislamiento deben duplicarse, lo que requiere un voltaje más alto en el diseño previo.

Esto requiere que el diseño del sistema de voltaje previo rediseñe el tamaño de los dispositivos relevantes, incluyendo conectores, filas de cobre, juntas, etc., además, el aumento de voltaje también conducirá a requisitos más estrictos para la extinción de arcos, la necesidad de algunos dispositivos como fusibles, cajas de interruptores, conectores, etc., para mejorar los requisitos, estos requisitos también son aplicables al diseño del vehículo.

El sistema de carga de 800V de alto voltaje, como se mencionó anteriormente, necesita aumentar el sistema de enfriamiento líquido activo externo, la refrigeración activa y pasiva tradicional no pueden cumplir con los requisitos de gestión térmica de la línea de pistón de carga al extremo del vehículo, y esta parte del sistema requiere una temperatura más controlada y cómo reducirla desde el nivel del dispositivo y del sistema será el próximo paso para mejorar y resolver el problema;

además, esta parte del calor no solo proviene de la sobrecarga, sino también del calor generado por dispositivos de potencia de alta frecuencia, por lo que es muy importante realizar monitoreo en tiempo real y una eliminación estable, efectiva y segura del calor, lo cual no solo requiere avances en materiales sino también en la detección del sistema, como la monitorización en tiempo real y efectiva de la temperatura de carga.

Actualmente en el mercado, la salida de voltaje de la estación de carga DC es de 400V, y no puede cargar directamente baterías de potencia de 800V, por lo que se necesita un producto adicional de aumento DCDC que convierta el voltaje de 400V a 800V, y luego cargue la batería, lo cual requiere una conversión de alta frecuencia de mayor potencia, el uso de carburo de silicio para reemplazar el módulo IGBT tradicional es la opción principal, aunque el módulo de carburo de silicio puede aumentar la potencia de salida de la estación de carga, también aumenta la potencia de salida de la estación de carga. Aunque los módulos de carburo de silicio pueden incrementar la potencia de salida de la estación de carga y reducir las pérdidas, el costo también aumenta mucho, y los requisitos de EMC son más altos.

Resumir. El aumento de voltaje requerirá mejoras a nivel de sistema y de dispositivo, el nivel de sistema incluye el sistema de gestión térmica, el sistema de protección de carga, etc., y el nivel de dispositivo incluye algunos dispositivos magnéticos y dispositivos de potencia para mejorar.