Desafio do sistema de 800V: pilha de carregamento para sistema de carregamento

Pilha de carregamento de 800 V “Noções básicas de carregamento”

Este artigo aborda principalmente alguns requisitos preliminares para 800V.pilhas de carregamentoPrimeiramente, vamos analisar o princípio de carregamento: Quando a ponta de carregamento é conectada à extremidade do veículo, a pilha de carregamento fornecerá (1) energia CC auxiliar de baixa tensão para a extremidade do veículo, ativando o BMS (sistema de gerenciamento de bateria) integrado do veículo elétrico. Após a ativação, (2) ao conectar a extremidade do carro à extremidade da pilha, serão trocados os parâmetros básicos de carregamento, como a potência máxima de demanda de carga do veículo e a potência máxima de saída da pilha. Após o correto pareamento entre as duas partes, o BMS (sistema de gerenciamento de bateria) do veículo enviará as informações de demanda de energia para a pilha.estação de carregamento de veículos elétricose opilha de carregamento para carros elétricosajustará sua própria tensão e corrente de saída de acordo com essas informações e iniciará oficialmente o carregamento do veículo, que é o princípio básico deconexão de carregamentoE precisamos nos familiarizar com isso primeiro.

Carregamento de 800V: “aumentar a tensão ou a corrente”

Teoricamente, se quisermos fornecer energia de carregamento para reduzir o tempo de carregamento, geralmente existem duas maneiras: aumentar a capacidade da bateria ou aumentar a tensão; De acordo com W=Pt, se a potência de carregamento for duplicada, o tempo de carregamento será naturalmente reduzido pela metade; De acordo com P=UI, se a tensão ou a corrente forem duplicadas, a potência de carregamento também poderá ser duplicada, o que já foi mencionado repetidamente e é considerado senso comum.

Se a corrente for maior, haverá dois problemas: quanto maior a corrente, maior e mais volumoso será o cabo que a suporta, o que aumentará o diâmetro e o peso do fio, elevando o custo e dificultando a operação por parte dos técnicos; além disso, de acordo com a fórmula Q=I²Rt, quanto maior a corrente, maior a perda de potência, que se manifesta na forma de calor, aumentando também a pressão sobre o sistema de gerenciamento térmico. Portanto, não há dúvida de que não é aconselhável aumentar a potência de carregamento aumentando continuamente a corrente, seja para carregamento de baterias ou para o sistema de tração do veículo.

Em comparação com o carregamento rápido de alta corrente,carregamento rápido de alta voltagemGera menos calor e apresenta menores perdas, e quase todas as principais montadoras de automóveis adotaram a estratégia de aumentar a voltagem. No caso do carregamento rápido de alta voltagem, teoricamente o tempo de carregamento pode ser reduzido em 50%, e o aumento da voltagem também pode facilmente elevar a potência de carregamento de 120 kW para 480 kW.

Carregamento de 800 V: “Efeitos térmicos correspondentes à tensão e à corrente”

Mas, seja aumentando a voltagem ou a corrente, em primeiro lugar, com o aumento da potência de carregamento, haverá geração de calor, porém a manifestação térmica do aumento da voltagem e do aumento da corrente é diferente. Contudo, o aumento da voltagem é preferível em comparação.

Devido à baixa resistência encontrada pela corrente ao passar pelo condutor, o método de aumento de tensão reduz o tamanho necessário do cabo e, consequentemente, o calor a ser dissipado. Por outro lado, o aumento da corrente resulta em um diâmetro externo maior e um peso maior do cabo, o que faz com que o calor aumente gradualmente com o prolongamento do tempo de carregamento, tornando-se mais perceptível e representando um risco maior para a bateria.

Carregamento de 800V: “Alguns desafios imediatos com os pontos de carregamento”

O carregamento rápido de 800V também tem alguns requisitos diferentes na extremidade da pilha:

Do ponto de vista físico, com o aumento da tensão, o tamanho dos dispositivos relacionados também aumenta. Por exemplo, considerando o nível de poluição 2 da norma IEC60664 e a distância entre os grupos de materiais isolantes igual a 1, a distância entre os dispositivos de alta tensão precisa ser de 2 mm a 4 mm, e os requisitos de resistência de isolamento também aumentam. Isso praticamente dobra a distância de fuga e os requisitos de isolamento, o que exige uma reformulação do projeto em comparação com sistemas de alta tensão anteriores, incluindo conectores, barras de cobre, terminais, etc. Além disso, o aumento da tensão também impõe requisitos mais rigorosos para a extinção de arcos elétricos, sendo necessário aumentar as especificações de alguns dispositivos, como fusíveis, caixas de interruptores, conectores, etc., o que também se aplica ao projeto de veículos, conforme será abordado em artigos posteriores.

O sistema de carregamento de alta tensão de 800 V precisa de um sistema externo de refrigeração líquida ativa, como mencionado anteriormente, e o resfriamento a ar tradicional não atende aos requisitos, seja ele ativo ou passivo, e o gerenciamento térmico doestação de carregamento para carros elétricosA temperatura na linha de alimentação até a extremidade do veículo também está mais alta do que antes, e como reduzir e controlar a temperatura dessa parte do sistema, tanto no nível do dispositivo quanto no nível do sistema como um todo, é um ponto a ser aprimorado e resolvido por cada empresa no futuro; além disso, o calor nessa parte não é apenas o calor gerado pela sobrecarga, mas também o calor gerado por dispositivos de alta frequência, portanto, como realizar o monitoramento em tempo real e a dissipação de calor de forma estável, eficaz e segura é muito importante, o que não só representa um avanço nos materiais, mas também na detecção sistemática, como o monitoramento em tempo real e eficaz da temperatura de carregamento.

Atualmente, a tensão de saída dePilhas de carregamento CCOs conversores DCDC disponíveis no mercado geralmente oferecem 400V, o que não permite o carregamento direto de baterias de 800V. Portanto, é necessário um conversor DCDC elevador para aumentar a tensão de 400V para 800V e, assim, carregar a bateria. Isso exige maior potência e comutação de alta frequência, e o módulo que utiliza carboneto de silício para substituir os IGBTs tradicionais é a opção mais comum atualmente. Embora os módulos de carboneto de silício possam aumentar a potência de saída dos carregadores e reduzir as perdas, o custo também é muito mais elevado, além de exigirem maior compatibilidade eletromagnética (EMC).

Resumindo, o aumento de tensão exigirá melhorias tanto no nível do sistema quanto no nível dos dispositivos, incluindo o sistema de gerenciamento térmico, o sistema de proteção de carga, etc. Já no nível dos dispositivos, será necessário aprimorar alguns componentes magnéticos e de potência.