Le sfide della ricarica CA e CC potrebbero rallentare l'adozione di veicoli elettrici

10 ore fa p Steve Arar\n\nAbbiamo recentemente discusso di come uno dei problemi principali con l'adozione diffusa dei veicoli elettrici sia la \"ricarica dei deserti\" nelle infrastrutture cittadine. Mentre molte aziende stanno lavorando per aggirare questa carenza con soluzioni come hub di ricarica pop-up e robot di ricarica, alcune delle sfide dell'adozione di veicoli elettrici esistono nella ricarica CA e CC al suo centro.\n\nIn questo articolo esamineremo le tecniche di ricarica CA e CC ed esamineremo alcune delle sfide tecnologiche che dobbiamo affrontare quando progettiamo un caricabatterie ad alta potenza. \u003cbr\u003e\n\nNella figura seguente sono illustrate due diverse tecnologie per la ricarica di un veicolo elettrico.\n\nIl caricabatterie CA ha una potenza limitata (inferiore a circa 22 kW) e richiede un periodo di tempo più lungo per caricare completamente l'auto. Il tempo di ricarica può raggiungere fino a circa 12 ore a seconda del livello di potenza del caricabatterie e delle caratteristiche della batteria. \u003cbr\u003e Come mostrato nella figura, la ricarica CA si basa sui circuiti di bordo per creare un'alta tensione CC dalla corrente CA comunemente disponibile fonti.\n\nUn caricabatterie CC, d'altra parte, utilizza circuiti esterni per generare un'alta tensione CC (300–700 V) che viene applicata direttamente al sistema di gestione della batteria (BMS) del veicolo. Il livello di potenza di un caricabatterie CC può variare da circa 25 kW a 350 kW. \u003cbr\u003e Ciò riduce notevolmente il tempo di ricarica.\n\nSi noti che la capacità di alimentazione di un caricabatterie determina la velocità con cui l'energia viene fornita alla batteria e di conseguenza il tempo necessario per caricare la batteria. La tabella seguente confronta il tempo di ricarica dei caricabatterie CA (livello 1 e 2) e CC per una determinata batteria. \u003cbr\u003e\n\nL'alimentazione di più pile di ricarica ad alta potenza direttamente dalla rete elettrica può aumentare la potenza di picco erogata dalla rete a un livello inaccettabile. Un articolo di Analog Devices sui sistemi di accumulo di energia che possono potenziare l'infrastruttura di ricarica rapida dei veicoli elettrici spiega che quando si caricano contemporaneamente cinque veicoli elettrici tipici in 15 minuti, è possibile aumentare la potenza di picco erogata dalla rete a più di 1 MW.\n\nLa rete dovrebbe fornire questa potenza per 15 minuti. \u003cbr\u003e Con questo in mente, gli urbanisti potrebbero investire nel miglioramento della rete in modo che possa fornire livelli di potenza elevati. Ma invece di investire nella stessa infrastruttura di rete, gli sviluppatori possono utilizzare l'energia generata localmente da fonti rinnovabili come il solare e l'eolico. Ciò ridurrà la potenza di picco che la rete dovrebbe fornire. \u003cbr\u003e\n\nPurtroppo l'energia generata da fonti rinnovabili è intermittente. Quindi, abbiamo bisogno di sistemi di accumulo di energia che agiscano come grandi batterie per immagazzinare l'energia generata localmente e utilizzarla durante la ricarica dei veicoli elettrici.\n\nSono necessari diversi sistemi di conversione di potenza per implementare la stazione di ricarica illustrata sopra. \u003cbr\u003e Considerando gli alti livelli di potenza con cui abbiamo a che fare, dobbiamo ridurre il più possibile le perdite. Ad esempio, con un caricabatterie da 350 kW, una perdita di efficienza dell'1% equivale a 3,5 kW di dissipazione di potenza. \u003cbr\u003e\n\nQuesta potenza si dissipa come calore e aumenta la temperatura del sistema. Senza un efficiente meccanismo di gestione del calore, il calore generato può danneggiare il sistema. Ecco perché dobbiamo progettare il sistema utilizzando componenti altamente efficienti. \u003cbr\u003e Ad esempio, l'utilizzo di MOSFET SiC anziché IGBT in silicio può aumentare notevolmente l'efficienza del sistema.\n\nInoltre, probabilmente avremo bisogno del raffreddamento a liquido per gestire il calore generato da cavi, connettori e circuiti.\n\nQuando parliamo di un'infrastruttura unificata che integra energie rinnovabili, accumulo di energia e ricarica di veicoli elettrici, abbiamo bisogno di informazioni accurate sullo stato di carica della batteria (SOC) e sullo stato di salute (SOH). \u003cbr\u003e Queste informazioni ci consentono di aumentare la durata della batteria di circa il 30% evitando di sovraccaricare o scaricare eccessivamente la batteria.\n\nL'importanza di questo miglioramento della durata diventa evidente quando notiamo che quasi la metà del costo complessivo del sistema è correlato alla batteria.\n\nSenza un'infrastruttura di ricarica efficiente, l'utilizzo di veicoli elettrici potrebbe essere un processo lento. A seconda della struttura della città, la ricarica domestica o la ricarica pubblica potrebbero diventare la soluzione di ricarica desiderata. Con i caricabatterie rapidi, dobbiamo affrontare diverse sfide tecniche come la limitazione della potenza di picco della rete, la gestione del calore e la necessità di un sistema di gestione della batteria affidabile .. \u003cbr\u003e