¿Qué factores afectan la velocidad de carga de un cargador de vehículos eléctricos?

La contradicción central de la velocidad de carga es esencialmente el desafío final de la eficiencia de la transmisión de energía. Cuando el usuario inserta la pistola de carga en el vehículo, la salida de corriente y voltaje por la pila de carga debe coincidir con precisión el "apetito" de la batería del vehículo. Por ejemplo, un automóvil eléctrico equipado con una plataforma de alto voltaje de 800V puede reponer teóricamente el 80% de su potencia en 15 minutos a través de una pila de sobrealimentación de 350kW, pero si una pila de carga vieja que solo admite una arquitectura de 400 V, la potencia puede caer bruscamente hasta por debajo de 150kW. Este "efecto de barril" depende no solo de las capacidades de hardware de la pila de carga, sino también de la regulación en tiempo real del sistema de gestión de baterías (BMS) a bordo. BMS es como un "mayordomo inteligente" para la batería, monitoreando continuamente la temperatura de la celda, el balance de voltaje y el estado de carga (SOC) durante el proceso de carga. Cuando se detecta que la temperatura de una celda excede los 45 ° C, el sistema reducirá inmediatamente la potencia de carga para evitar el fugitivo térmico, esto significa que incluso si la misma pila de sobrealimentación se usa en el verano caliente, la velocidad de carga del vehículo puede ser más del 30% más lenta que en el invierno.

Cargadores de vehículos eléctricos

Las propiedades físicas de la batería en sí establecen un "techo" insuperable para la velocidad de carga. Cuando las baterías de iones de litio están cerca de la carga completa, el riesgo de precipitación de metal de litio en el ánodo aumenta bruscamente, por lo que todos los vehículos eléctricos se ven obligados a ingresar al modo de "carga de goteo" después de que la batería alcanza el 80%. Este mecanismo de protección hace que el tiempo de carga del último 20% sea comparable al primer 80%. Más sutilmente, las baterías de diferentes sistemas químicos tienen tolerancias completamente diferentes a la carga rápida: aunque las baterías de fosfato de hierro de litio (LFP) son de bajo costo, su velocidad de difusión de litio es lenta y la velocidad de carga a bajas temperaturas es a menudo un 40% más baja que la de las baterías de litio ternario (NCM/NCA); y las nuevas baterías con electrodos negativos dopados con silicio pueden aumentar la densidad de energía, pero pueden limitar el número de ciclos de carga rápida debido a problemas de expansión de partículas de silicio. Estas contradicciones obligan a los fabricantes de automóviles a encontrar un equilibrio entre la "velocidad de carga", la "duración de la batería" y el "control de costos".

La capacidad de coordinación de la infraestructura es otro "grillete invisible" que a menudo se pasa por alto. La potencia de salida real de una pila de carga rápida de CC con una potencia nominal de 150kW puede estar sujeta a la capacidad de suministro de energía instantánea de la red de energía. Cuando se ejecutan múltiples pilas de carga al mismo tiempo durante las horas pico, la carga del transformador se acerca al valor crítico, y la estación de carga tiene que reducir la salida de cada pila a través de la asignación de potencia dinámica. Este fenómeno es particularmente obvio en las áreas urbanas antiguas: según los datos de un operador de carga europeo, el poder de carga real durante el período pico de la tarde es un 22% más bajo que el valor nominal en promedio. La fragmentación de los estándares de interfaz de carga exacerba aún más la pérdida de eficiencia. Si un modelo que utiliza la interfaz NACS de Tesla utiliza una pila de carga con el estándar CCS, necesita convertir el protocolo a través de un adaptador, lo que puede causar retraso de comunicación y pérdida de potencia del 5% -10%. Aunque la tecnología de carga inalámbrica puede eliminar las limitaciones de las interfaces físicas, su eficiencia de transmisión de energía es actualmente solo del 92%-94%, que es de 6-8 puntos porcentuales más bajos que la carga cableada. Esta sigue siendo una deficiencia inaceptable para escenarios de sobrealimentación que persiguen una eficiencia extrema.

La dirección innovadora futura puede estar en la revolución tecnológica de la "optimización colaborativa de reticulación". La tecnología de precalentamiento de la batería de 270kW desarrollada conjuntamente por Porsche y Audi puede calentar la batería de -20 ℃ a la temperatura de funcionamiento óptima de 25 ℃ 5 minutos antes de cargar, aumentando la velocidad de carga en entornos de baja temperatura en un 50%. La "arquitectura de supercarga refrigerada por todos los líquidos" lanzada por Huawei no solo reduce el tamaño de la pila de carga en un 40% al incorporar todos los transformadores, cargar módulos y cables en el sistema de circulación de enfriamiento de líquidos, sino que también genera continuamente una corriente alta de 600A sin activar la protección de sobrecalentamiento. Lo que es más notable es que los cambios tecnológicos en el lado de la red eléctrica están remodelando la ecología de carga: la estación de carga "almacenamiento y carga fotovoltaica integrada" probada en un laboratorio en California puede mantener una potencia de carga de 250kW durante hasta 2 horas cuando la grilla de energía está fuera de la potencia a través de la cooperación de la fotovoltaica en la balancería y las baterías de almacenamiento de energía y las baterías de almacenamiento de energía. Este modelo de energía "descentralizado" puede resolver completamente la limitación de la carga de la red eléctrica en la velocidad de carga.