Разделение мощности: как двухрозеточные зарядные устройства для электромобилей распределяют нагрузку (CCS1/CCS2)

По мере ускорения глобального распространения электромобилей (EV) перед операторами зарядных станций (CPO) и менеджерами автопарков возникает серьезная задача: как увеличить пропускную способность станций, не модернизируя энергосеть. Решением являются двухразъемные быстрые зарядные устройства постоянного тока — ключевой элемент современной инфраструктуры зарядки электромобилей, позволяющий обслуживать несколько автомобилей одновременно от одного подключения к сети.

Но как именно одна зарядная станция «понимает», как распределить мощность между двумя высоковольтными автомобилями с разъемами CCS1 или CCS2? Секрет кроется в динамическом распределении нагрузки и передовой силовой электронике.

Устройство двухразъемного быстрого зарядного устройства постоянного тока

Прежде чем углубляться в распределение нагрузки, важно понять аппаратную часть. Двухразъемные зарядные устройства обычно оснащены двумя кабелями CCS1 (Combined Charging System) для североамериканского рынка, двумя кабелями CCS2 для европейского и мировых рынков или их комбинацией.

В отличие от обычных зарядных устройств переменного тока, которые полагаются на бортовой преобразователь автомобиля, быстрые зарядные устройства постоянного тока подают постоянный ток напрямую в аккумулятор электромобиля. Для этого зарядная станция содержит набор внутренних силовых модулей.

В основе этого процесса преобразования энергии лежат промышленные полупроводники. Используя богатый опыт PandaExo в области силовой электроники, применяются высокоэффективные компоненты, такие как мостовые выпрямители и модули IGBT/SiC, для преобразования сетевого переменного тока в стабильную высоковольтную мощность постоянного тока. Эти внутренние модули являются строительными блоками, которые делают возможным распределение мощности.

Механизм разделения мощности

Когда электромобиль подключается к зарядному устройству, он не просто пассивно получает энергию. Система управления батареей (BMS) автомобиля устанавливает связь с зарядным устройством (через протоколы, такие как ISO 15118), согласовывая максимальное напряжение и ток, которые аккумулятор может безопасно принять, исходя из его текущего состояния заряда (SoC), температуры и емкости.

Когда два автомобиля подключены к двухразъемной станции быстрой зарядки постоянного тока, система должна решить, как распределить свою общую доступную мощность. Обычно это происходит одним из двух способов:

1. Статическое распределение мощности (фиксированное разделение)

В более старых или простых архитектурах зарядное устройство делит свою общую выходную мощность поровну в момент подключения второго автомобиля.

• Пример: Если к зарядному устройству на 120 кВт подключены два электромобиля, оно строго выделяет 60 кВт на разъем А и 60 кВт на разъем Б.
• Недостаток: Если у электромобиля «А» состояние заряда (SoC) составляет 90% и ему требуется только 20 кВт, оставшиеся 40 кВт, выделенные на разъем А, остаются неиспользованными, в то время как электромобиль «Б» ограничен 60 кВт, хотя мог бы принять больше.

2. Динамическое распределение мощности (интеллектуальная маршрутизация)

Современные высокопроизводительные зарядные устройства используют динамическую матрицу силовых модулей. Вместо жесткого разделения 50/50 интеллектуальный контроллер управления энергией станции постоянно оценивает реальные потребности обоих автомобилей и физически переключает силовые модули на тот кабель, который в них больше всего нуждается.

• Пример: Зарядное устройство на 120 кВт оснащено четырьмя силовыми модулями по 30 кВт.
• Минута 1: Прибывает электромобиль «А» с низким зарядом батареи и запрашивает максимальную мощность. Зарядное устройство выделяет все четыре модуля (120 кВт) электромобилю «А».
• Минута 15: Прибывает электромобиль «Б». Зарядное устройство мгновенно перенаправляет два модуля электромобилю «Б», что приводит к разделению 60 кВт / 60 кВт.
• Минута 30: Электромобиль «А» достигает 80% SoC, и его потребность падает до 25 кВт. Зарядное устройство перенаправляет один из модулей электромобиля «А» электромобилю «Б». Теперь электромобиль «А» получает 30 кВт (удовлетворяя свою потребность в 25 кВт), а электромобиль «Б» получает 90 кВт, что значительно ускоряет общий процесс зарядки.

Коммерческие преимущества для операторов зарядных станций

Внедрение двухразъемных зарядных устройств с динамическим распределением нагрузки предлагает явные коммерческие преимущества для CPO, розничных точек и автопарков:

• Максимальное использование энергосети: Интеллектуально направляя каждый доступный киловатт, операторы обеспечивают максимальную отдачу от доступной мощности сети без необходимости дорогостоящих модернизаций.
• Снижение капитальных затрат на порт: Установка одного двухразъемного зарядного устройства на 120 кВт требует меньше земляных работ, проводки и занимаемой площади, чем установка двух отдельных зарядных устройств на 60 кВт, что фактически вдвое снижает накладные расходы на установку.
• Увеличение оборачиваемости станции: Динамическое распределение гарантирует, что автомобили тратят меньше времени на ожидание зарядки. Более быстрые сеансы зарядки означают более высокую суточную пропускную способность и увеличение дохода.
• Масштабируемость на будущее: Станции, использующие модульную силовую архитектуру, часто могут быть модернизированы. В дальнейшем CPO потенциально может добавить больше силовых модулей в шкаф, чтобы увеличить общую мощность по мере роста емкости аккумуляторов электромобилей.

Усовершенствуйте свою инфраструктуру с PandaExo

Эффективное распределение энергии является обязательным условием для прибыльных сетей зарядки электромобилей. В PandaExo мы используем нашу передовую производственную базу площадью 28 000 квадратных метров и глубокие знания в области силовых полупроводников для создания зарядных устройств, которые не просто подают энергию — они блестяще управляют ею.

Если вы планируете развернуть интеллектуальные двухразъемные быстрые зарядные устройства постоянного тока для автомагистралей или ищете индивидуальное оборудование OEM/ODM для своего бренда, PandaExo предоставляет необходимые масштаб и точность напрямую от производителя.

Готовы модернизировать вашу сеть зарядки электромобилей? Изучите наш полный каталог оборудования уже сегодня или свяжитесь с нашей инженерной командой, чтобы обсудить индивидуальные интеллектуальные решения для зарядки вашего следующего проекта.