Interfacce di ricarica rapida e ricarica lenta per veicoli elettrici

I veicoli elettrici utilizzano sia la ricarica rapida che quella lenta, con ricarica rapida che utilizza caricabatterie CC ad alta potenza per un rapido rifornimento, mentre la ricarica lenta utilizza i caricabatterie CA più a lungo, ricarica più graduale a casa o al lavoro.

Ricarica veloce:
Velocità:
Offre tempi di ricarica significativamente più rapidi rispetto alla ricarica lenta, consentendo ai veicoli elettrici di riguadagnare una parte sostanziale della loro autonomia in un breve lasso di tempo.

Energia:
Utilizza caricabatterie CC ad alta potenza, tipicamente consegnando 50 kW o più, addirittura eccedente 350 kw.

Infrastrutture:
Richiede attrezzature e infrastrutture specializzate, rendendolo più adatto per stazioni di ricarica pubbliche e applicazioni commerciali.

Applicazioni comuni:
Ideale per viaggi a lunga distanza e situazioni in cui sono necessarie ricariche rapide.

Impatto sulla batteria:
Mentre la ricarica rapida può essere conveniente, l'uso frequente potrebbe potenzialmente deteriorare la batteria più velocemente a causa dell'elevato assorbimento di potenza e del calore generato.

Tempo di ricarica:
Può caricare la batteria fino a 80% capacità in appena 30 minuti, ma ricarica da 80% A 100% potrebbe richiedere più tempo a causa della velocità di ricarica ridotta per la sicurezza della batteria.

Ricarica lenta:
Velocità: Caratterizzato da tempi di ricarica più lunghi, spesso richiedono ore per caricare completamente un veicolo elettrico.
Energia: Utilizza caricabatterie CA a potenza inferiore, tipicamente vanno da 3 kW a 22 kw.
Infrastrutture: Più ampiamente disponibile, soprattutto per uso domestico, e meno costoso e più facile da installare.
Applicazioni comuni: Ideale per sessioni di ricarica notturne o prolungate a casa, lavoro, o altri luoghi in cui il veicolo viene parcheggiato per un periodo prolungato.
Impatto sulla batteria: Generalmente è più delicato sulla batteria e può contribuire a prolungarne la durata.
Tempo di ricarica: Potrebbero essere necessarie diverse ore per raggiungere la carica completa.

Nord America, Giappone, Unione Europea, Cina e altri mercati Tipi di caricabatterie per veicoli elettrici

Per veicoli a nuova energia alimentati da batterie, la ricarica è una parte essenziale. Anche se in futuro potrebbero esserci servizi di sostituzione della batteria simili al rifornimento di carburante, si stima prudenzialmente che all'interno 10 anni, si dovrà fare affidamento su varie ricariche veloci e lente per ricaricare le batterie. Questa volta vi presenterò brevemente il sistema di ricarica dei veicoli a nuova energia.
Il sistema di ricarica può essere suddiviso in due metodi: ricarica regolare e ricarica rapida. A giudicare dall'aspetto e dalle dimensioni, la differenza tra le porte di ricarica è in realtà molto semplice. La porta di ricarica rapida è grande e ha 9 buchi, e la porta di ricarica lenta è piccola e ha 7 buchi. In questo modo, anche gli utenti inesperti non commetteranno errori. Generalmente, saranno progettate due porte di ricarica nella parte anteriore e posteriore dell'auto. Alcuni modelli progetteranno anche due porte di ricarica insieme, come la parte anteriore o posteriore dell'auto. I proprietari di auto possono scegliere il metodo di ricarica in base alle proprie esigenze di tempo di ricarica.

Interfaccia di ricarica rapida (Carica rapida)
La ricarica rapida è un metodo di ricarica CC. La corrente di carica deve essere maggiore, che richiede la realizzazione di stazioni di ricarica veloce. Non è necessario che la batteria di alimentazione sia completamente carica, ma soddisfa solo le esigenze della guida continua. In questa modalità di ricarica, soltanto 50% A 80% della batteria di alimentazione può essere caricata 20 A 30 minuti. La pila di ricarica a terra (attrezzatura) emette direttamente alimentazione CC per caricare la batteria di alimentazione del veicolo. Il veicolo elettrico deve solo fornire la ricarica e le relative interfacce di comunicazione.

I vantaggi della ricarica rapida: breve tempo di ricarica, flusso veloce di veicoli in ricarica, e risparmio di parcheggio presso la stazione di ricarica.

Svantaggi della ricarica rapida: minore efficienza di carica, maggiore produzione di caricatori, costi di installazione e di esercizio. La corrente di carica è elevata e richiede tecnologie e metodi di carica elevati, che ha un impatto negativo sulla durata della batteria. È facile causare anomalie alla batteria e comportare rischi per la sicurezza. Inoltre, la ricarica ad alta corrente avrà un impatto sulla rete elettrica pubblica e influenzerà la qualità dell’alimentazione elettrica e la sicurezza della rete elettrica.

Ricarica regolare (ricarica lenta)
Questa modalità di ricarica è la ricarica CA. La rete elettrica esterna fornisce alimentazione CA monofase civile a 220 V al caricabatterie di bordo del veicolo elettrico, e il caricabatterie di bordo carica la batteria di alimentazione. Di solito ci vuole 5 A 8 ore per caricarsi completamente.
I vantaggi della ricarica ordinaria: la pila di ricarica (scatola di ricarica) ha un costo contenuto ed è facile da installare. L’energia di bassa valle della rete elettrica durante la notte può essere utilizzata per la ricarica per ridurre i costi di ricarica. Durante il periodo di ricarica, la corrente di carica è piccola e la tensione è relativamente stabile, che può garantire la sicurezza della batteria e prolungarne la durata.
Svantaggi della ricarica ordinaria: Il tempo di ricarica è troppo lungo ed è difficile soddisfare le esigenze di funzionamento di emergenza del veicolo.

Interfaccia di ricarica rapida
CC+: Positivo dell'alimentazione CC
DC -: Negativo alimentazione DC
PE: Terra (terra)
S+: Comunicazione CAN-H
S-: Comunicazione CAN-L
CC1: Conferma della connessione di ricarica
CC2: Conferma della connessione di ricarica
A+: 12V+
UN-: 12V-

differenza tra CA e CC della ricarica di un veicolo elettrico

Come si conferma se CC1 e CC2 sono collegati correttamente?
Di seguito è riportato il diagramma schematico del rilevamento della connessione della pila di ricarica CC1.
Come puoi vedere dal grafico qui sotto, per determinare se la connessione è normale, puoi confermarlo dalla tensione nel punto di rilevamento. Tensioni diverse si ottengono dividendo la tensione per diversi resistori.

Poi c'è il diagramma schematico di conferma della connessione del dispositivo di controllo del veicolo CC2.
Dopo che è stato acceso, i due resistori dividono la tensione per ottenere una tensione di 6V, altrimenti si ottiene una tensione di 12V.

Prendendo come esempio il BYD e6, il dispositivo di collegamento alla carrozzeria del veicolo viene utilizzato per condurre e immettere energia elettrica esterna nella batteria di alimentazione quando il veicolo è in carica. Il coperchio della porta di ricarica ha caratteristiche di smorzamento, questo è, verificare se la resistenza tra “CC1” e “PE” sulla porta di ricarica è 1KΩ; allo stesso tempo, è necessario verificare se la connessione tra la porta di ricarica e il gestore dell'alimentazione è normale.

Interfaccia di ricarica lenta
CC: Conferma della connessione del dispositivo di controllo del veicolo
CP: Conferma connessione pila di ricarica
PE: Terra (terra)
l: Corrente alternata trifase “U”
N: AC trifase “neutro”
NC1: Corrente alternata trifase “V”
NC2: Corrente alternata trifase “W”
Normalmente NC1 e NC2 sono vuoti.
L e N sono i due fili collegati alla nostra rete domestica 220V.

In che modo CC e CP confermano se la connessione è normale?
La “scatola di controllo del cavo” e il “dispositivo di controllo del veicolo” confermano reciprocamente se la connessione è corretta.

Primo, la “scatola di controllo via cavo” passerà il punto di rilevamento CP 1 e punto di rilevamento 4 per rilevare se la tensione è 12V. Se non è collegato correttamente, non ci sarà terreno nel punto di rilevamento 4, e la tensione non verrà rilevata. Se la connessione è buona, punto di rilevamento 4 è collegato alla massa del veicolo tramite PE, e la tensione è 12V in questo momento. Dopo c'è alimentazione a 12V, the “cable control box” will connect S1 to PWM, otherwise S1 will be connected to +12.

Then, the vehicle control device will detect the R3 resistance through CC to confirm whether the charging gun is connected to the vehicle socket. Se non, the resistance will be infinite, otherwise there will be a corresponding resistance value.

Qui, the vehicle control device will set the power of the on-board charger (usually set by the manufacturer by default):

The on-board charging device determines the maximum charging current of the control box on the cable through the duty cycle signal of CP. The general setting ratio is as follows:

Allo stesso tempo, the on-board charging device will also determine the rated capacity of the cable through the RC on the CC.

Finalmente, after calculating the rated capacity of the charging cable and the current of the control box on the cable, the vehicle control device sets the maximum power of the on-board charger to their minimum value.

Having said so much, some people must ask: “Why are there two charging interfaces? Isn’t it good to unify them into one?” This is mainly determined by fast charging.

You must know that the charging process of a vehicle is not just from the power grid to the battery, but also requires passing through charging piles, Cavi di ricarica, charging plugs, and vehicle socket interfaces before entering the vehicle. From the previous principles, we also know that for AC charging, after entering the vehicle, it does not go directly to the battery, ma passa anche attraverso i due livelli di caricabatteria di bordo e BMS.

Per una ricarica rapida, rispetto alla ricarica CA, la potenza di carica non è limitata alla tensione e alla corrente di carica specifiche, che vanno da 20kW, 40kw, 60kW fino a 200 kW, 250kw, e 350 kW. Finché l'input (griglia) e uscita (veicolo) sostenerlo, si può fare molto bene.

L'energia proveniente dalla rete entra prima nella pila di ricarica e poi raggiunge il veicolo attraverso il cavo di ricarica. La maggior parte dei cavi di ricarica sono fissati sulla pila di ricarica, e l'altra estremità è una spina a forma di pistola collegata al veicolo (questo metodo di connessione è chiamato nello standard metodo di connessione C).

Esistono anche un piccolo numero di pile di ricarica isolate che richiedono un cavo indipendente, con entrambe le estremità collegate alla pila di ricarica e al veicolo (metodo di connessione B). Per quanto riguarda il modo in cui il cavo di ricarica è fissato al veicolo (metodo di connessione A), non ha quasi alcuna applicazione. La ricarica CA può utilizzare la modalità di connessione B e la modalità di connessione C. Per corrente di carica CA superiore a 32 A e carica CC, è possibile utilizzare solo il metodo di connessione C.

Poiché il sistema di alimentazione del veicolo è un sistema CC, durante la ricarica con CA, L'alimentazione CA non può caricare direttamente la batteria. Deve passare attraverso un componente chiamato caricatore di bordo (OBC, Caricabatterie di bordo) per convertire AC in DC e trasformare la tensione secondo il comando del BMS prima di fornirla alla batteria.

In questo diagramma della composizione del caricatore per auto, ci sono due componenti principali: raddrizzatore ACDC e trasformatore DCDC (alimentatore nella foto). Il primo viene utilizzato per convertire la corrente alternata in corrente continua accettabile per la batteria del veicolo, e quest'ultimo serve per regolare la tensione della corrente continua.

Secondo il comando BMS, la corrente e la tensione di carica vengono regolate dinamicamente per adattarsi alle esigenze di carica della batteria nelle diverse fasi. Per esempio, durante la carica a corrente costante, man mano che la carica della batteria aumenta, anche la tensione di carica deve aumentare. È anche responsabile della conversione della bassa tensione e della ricarica della piccola batteria da 12 V.

Durante la ricarica CC, la pila DC stessa è un raddrizzatore ACDC più un trasformatore DCDC, che converte direttamente la potenza CA all'esterno del veicolo in base alle esigenze del BMS, sostituendo il ruolo del caricabatterie di bordo. Perciò, Le pile di ricarica CC sono anche chiamate caricabatterie esterni.