Che cos'è il caricatore di bordo e quello esterno?

In poche parole, un caricabatterie integrato converte la corrente alternata dalla rete in corrente continua, che viene poi utilizzata per caricare la batteria. Viene utilizzato ogni volta che un'auto elettrica è collegata a una presa CA. Viene anche utilizzato quando un'auto elettrica si ricarica da sola.

Alimentatore

La presente invenzione consiste in un alimentatore che fornisce ai caricatori di bordo e fuoribordo una potenza adeguata alla tensione della batteria del veicolo. L'unità ha un doppio livello di programmabilità che le consente di adattarsi all'intera gamma di tensioni dello stack. È composto da tre componenti di base: un alimentatore, l'ingresso flangiato e un cavo di alimentazione.

I caricatori di bordo sono di dimensioni inferiori e hanno un profilo basso. Sono progettati per fornire una carica più lenta rispetto a un caricabatterie esterno e possono includere protezione EMI e piccoli ritardi di propagazione. Questi caricatori possono essere utilizzati anche in veicoli PHEV e alimentati a batteria e sono compatibili con le stazioni di ricarica.

Sistema di misura

Per assicurarsi che un caricabatterie di bordo o esterno sia efficiente, è necessario misurare l'efficienza energetica. Il sistema di misurazione proposto dovrebbe includere un'interfaccia di lettura digitale per l'analisi dell'energia in uscita e del fattore di potenza. Inoltre, dovrebbe includere anche un analizzatore di potenza aggiuntivo sul lato di ingresso CA per calcolare l'energia in ingresso e il fattore di potenza. Questo è essenziale per la calibrazione della metrologia energetica.

Il sistema di misurazione per i caricatori fuoribordo e di bordo è costituito da un convertitore AD ad alta velocità in grado di eseguire più misurazioni contemporaneamente. Inoltre, i dati acquisiti devono essere trasmessi in streaming in ogni iterazione. Questo è un problema difficile per un DSP, quindi un FPGA è l'opzione preferita.

Circuiti di controllo

I circuiti di controllo tra i caricabatterie PEV di bordo e quelli esterni consentono a entrambi i dispositivi di funzionare con un elevato livello di efficienza. A differenza degli inverter tradizionali, che hanno un unico circuito di controllo, i caricabatterie PEV possono funzionare in più modalità. Ad esempio, possono fornire alimentazione di bordo mentre l'alimentazione esterna non è disponibile. I caricatori fuoribordo hanno anche il vantaggio di incorporare un'integrazione FV. Usano una topologia di inverter a due livelli e quattro gambe per controllare dinamicamente il flusso di potenza reale e reattiva e la corrente di carica e scarica della batteria PEV. Ciò garantisce il funzionamento a quattro quadranti reattivi, risposte ad alta stabilità e prestazioni costanti. Inoltre, la produzione di energia fotovoltaica è perfettamente integrata nella stazione di ricarica e regolata per diverse condizioni ambientali.

Un sistema di ricarica di bordo può migliorare la sicurezza del veicolo e i costi operativi riducendo i tempi di ricarica del pacco batteria. Qui qualcuno esamina la tecnologia utilizzata per implementare i caricatori di bordo nei veicoli ibridi ed elettrici. La fattibilità di un veicolo elettrico (EV) dipende dalla sua capacità di caricare rapidamente i suoi pacchi batteria. I tempi di ricarica sono spesso un collo di bottiglia tanto quanto i limiti di autonomia. I due tipi principali di architetture di ricarica sono le stazioni di ricarica CC veloci esterne e i sistemi di ricarica a bordo.

Isolamento galvanico

L'isolamento galvanico è una misura di sicurezza critica nel processo di carica. Senza questa misura, il sistema elettrico di un veicolo potrebbe incontrare pericolosi circuiti di messa a terra, che possono causare problemi di rumore e sicurezza. Inoltre, le correnti che fluiscono attraverso il sistema di batterie di un veicolo elettrico possono essere potenzialmente letali per l'uomo.

Per soddisfare questi requisiti, il caricabatteria di bordo deve essere in grado di modificare l'uscita della tensione CC e il livello di corrente. È inoltre essenziale proteggere questi componenti da sovratensione e sottotensione e un sistema correttamente funzionante dovrebbe garantire il monitoraggio della tensione.

Costo

In un veicolo elettrico, il costo di un caricabatteria di bordo e esterno varia a seconda della capacità e della qualità del caricabatteria di bordo. I caricabatterie esterni sono più costosi ma richiedono anche più potenza e potrebbero richiedere un'installazione speciale. Inoltre, il loro costo per kW può variare notevolmente. Pertanto, è difficile prevedere il tasso di potenza ottimale.

Per valutare i rapporti costi-benefici dei caricatori di bordo e fuori bordo, abbiamo utilizzato un metodo di ottimizzazione a obiettivo singolo. In questo processo, abbiamo determinato la potenza nominale ottimale per un caricabatterie di bordo e la capacità della batteria. L'obiettivo di ottimizzazione è ridurre al minimo il costo della ricarica durante la vita di un veicolo.

Dimensione

Ci sono alcune differenze chiave tra i caricabatterie di bordo e quelli esterni. Un caricatore di bordo è più piccolo e converte la corrente a una velocità inferiore, mentre un caricatore esterno è più grande e può gestire correnti più elevate. I due tipi di caricabatterie sono realizzati dalla maggior parte dei produttori di componenti per veicoli elettrici, ma le loro velocità di conversione variano in modo significativo. Un caricatore di bordo è anche più pesante e occupa più spazio in macchina.