Uitdaging voor een 800V-systeem: laadpaal voor het laadsysteem

800V laadpaal "Basisprincipes van het opladen"

Dit artikel behandelt voornamelijk enkele basisvereisten voor 800V.laadpalenLaten we eerst eens kijken naar het laadprincipe: Wanneer de laadconnector is aangesloten op het voertuig, levert de laadpaal (1) een laagspanningsgelijkstroom (DC) aan het voertuig om het ingebouwde BMS (batterijbeheersysteem) van de elektrische auto te activeren. Na activering (2) wordt het voertuig aangesloten op de laadpaal. Hierbij worden de basislaadparameters uitgewisseld, zoals het maximale laadvermogen van het voertuig en het maximale uitgangsvermogen van de laadpaal. Zodra beide zijden correct zijn gekoppeld, stuurt het BMS van het voertuig de vermogensvraag naar de laadpaal.laadstation voor elektrische voertuigenen delaadpaal voor elektrische auto'sHet systeem past zijn eigen uitgangsspanning en -stroom aan op basis van deze informatie en begint officieel met het opladen van het voertuig, wat het basisprincipe is vanlaadaansluitingEn we moeten er eerst vertrouwd mee raken.

800V-laden: "verhogingsspanning of -stroom"

Theoretisch gezien zijn er twee manieren om de laadtijd te verkorten door het laadvermogen te verhogen: ofwel de batterij vergroten, ofwel de spanning verhogen. Volgens W=Pt zal de laadtijd vanzelfsprekend halveren als het laadvermogen wordt verdubbeld. Volgens P=UI kan het laadvermogen ook worden verdubbeld als de spanning of stroomsterkte wordt verdubbeld, wat al herhaaldelijk is aangegeven en als vanzelfsprekend wordt beschouwd.

Een hogere stroomsterkte brengt twee problemen met zich mee: ten eerste betekent een hogere stroomsterkte een grotere en zwaardere kabel, wat de draaddiameter en het gewicht verhoogt, de kosten doet stijgen en de bediening voor het personeel bemoeilijkt; ten tweede geldt volgens Q=I²Rt dat bij een hogere stroomsterkte het vermogensverlies groter is, en dit verlies wordt omgezet in warmte. Dit verhoogt de druk op het thermisch beheer. Het is daarom duidelijk dat het niet raadzaam is om het laadvermogen continu te verhogen door de stroomsterkte voortdurend te verhogen, of het nu gaat om het opladen of het aandrijfsysteem in de auto.

Vergeleken met snelladen met hoge stroomsterkte,snelladen met hoge spanningHet genereert minder warmte en heeft een lager verlies, en vrijwel alle grote autofabrikanten hebben ervoor gekozen om de spanning te verhogen. Bij snelladen met hoge spanning kan de laadtijd theoretisch met 50% worden verkort, en de verhoging van de spanning kan het laadvermogen gemakkelijk verhogen van 120 kW naar 480 kW.

Opladen bij 800V: “Thermische effecten die overeenkomen met spanning en stroomsterkte”

Maar of je nu de spanning of de stroom verhoogt, allereerst zal er bij een hogere laadstroom warmte ontstaan. De thermische effecten van een verhoogde spanning en een verhoogde stroom zijn echter verschillend. De eerste optie is over het algemeen te verkiezen.

Door de lage weerstand die de stroom ondervindt wanneer deze door de geleider loopt, zorgt de spanningsverhogingsmethode voor een kleinere kabeldoorsnede en minder warmteafvoer. Echter, naarmate de stroomsterkte toeneemt, leidt de toename van de stroomvoerende doorsnede tot een grotere buitendiameter en een hoger kabelgewicht. Hierdoor neemt de warmte geleidelijk toe naarmate de laadtijd langer wordt, wat een groter risico vormt voor de batterij.

800V-laden: "Enkele directe uitdagingen bij het laden van laadpalen"

Snelladen met 800V stelt ook enkele andere eisen aan de laadpaal:

Vanuit fysiek oogpunt gezien, leidt een hogere spanning onvermijdelijk tot een grotere afmeting van de bijbehorende componenten. Zo moet bijvoorbeeld, volgens de IEC 60664-norm voor vervuilingsniveau 2 en isolatiemateriaalgroep 1, de afstand tussen hoogspanningscomponenten met 2 mm tot 4 mm toenemen. Tegelijkertijd nemen de eisen aan de isolatieweerstand toe, waardoor de kruipafstand en isolatie-eisen bijna verdubbelen. Dit vereist een herontwerp van componenten, zoals connectoren en koperen staven, in vergelijking met eerdere ontwerpen. Bovendien stelt een hogere spanning hogere eisen aan vlamboogdoving. Dit vereist ook hogere eisen aan componenten zoals zekeringen, schakelkasten en connectoren, wat ook van toepassing is op het ontwerp van auto's en in latere artikelen verder zal worden besproken.

Het 800V-laadsysteem met hoge spanning vereist, zoals hierboven vermeld, een extern actief vloeistofkoelsysteem. Traditionele luchtkoeling voldoet niet aan de eisen, of het nu gaat om actieve of passieve koeling, en het thermisch beheer van het systeem is daarom van belang.laadstation voor elektrische auto'sDe temperatuur van de laadkabel naar het voertuig is ook hoger dan voorheen. Het verlagen en beheersen van de temperatuur in dit deel van het systeem, zowel op apparaat- als systeemniveau, is een punt dat elk bedrijf in de toekomst moet verbeteren en oplossen. Bovendien wordt de warmte in dit deel niet alleen veroorzaakt door overladen, maar ook door hoogfrequente vermogenscomponenten. Daarom is het van groot belang om de warmte in realtime te monitoren en stabiel, effectief en veilig af te voeren. Dit vereist niet alleen een doorbraak in materialen, maar ook systematische detectie, zoals realtime en effectieve monitoring van de laadtemperatuur.

Momenteel is de uitgangsspanning vanDC-laadpalenDe spanning die momenteel op de markt verkrijgbaar is, bedraagt ​​in principe 400V, waarmee een accu van 800V niet direct kan worden opgeladen. Daarom is een extra DC/DC-versterker nodig om de spanning van 400V naar 800V te verhogen en de accu vervolgens op te laden. Dit vereist een hoger vermogen en een hogere schakelfrequentie. Modules die siliciumcarbide gebruiken ter vervanging van de traditionele IGBT's zijn momenteel de meest gangbare keuze. Hoewel siliciumcarbidemodules het uitgangsvermogen van laadpalen kunnen verhogen en verliezen kunnen verminderen, zijn ze ook veel duurder en stellen ze hogere eisen aan de elektromagnetische compatibiliteit (EMC).

Samengevat: de spanningsverhoging zal in principe zowel op systeem- als op apparaatniveau moeten worden doorgevoerd, inclusief het thermisch beheersysteem, het laadbeveiligingssysteem, enzovoort. Op apparaatniveau omvat dit de verbetering van bepaalde magnetische componenten en vermogenscomponenten.