Muchos operadores han dudado a la hora de elegir equipos para construir estaciones de carga. Como dos formas diferentes de instalaciones de carga para vehículos eléctricos, las pilas de carga y los postes de carga sirven a diferentes propósitos técnicos y escenarios de aplicación. Aunque a menudo se confunden como el mismo concepto, difieren enormemente en diseño, aplicaciones funcionales, ventajas y desventajas. Maruikel ha recopilado y resumido estas diferencias para ayudar a los operadores a seleccionar el equipo de carga que mejor se adapte a ellos.

Definiciones de Pilas de Carga y Unidades de Carga

Las estaciones de carga para vehículos de nueva energía son como "gasolineras" para vehículos eléctricos, pero proporcionan energía eléctrica en lugar de gasolina.

Generalmente se instalan en edificios públicos, estacionamientos, centros comerciales, estaciones de carga para vehículos en operación y lugares privados como comunidades residenciales. Las estaciones de carga se pueden clasificar en estaciones de carga de CA y estaciones de carga de CC según el tipo de carga. Las estaciones de carga de CA tienen una corriente de carga pequeña y un tiempo de carga largo (generalmente de 7 a 10 horas), lo que es carga lenta y adecuada para espacios de estacionamiento en áreas residenciales y edificios de oficinas. Las estaciones de carga de CC se utilizan principalmente para carga pública. Convierten la energía de CA en energía de CC, tienen un tiempo de carga corto (de una a dos horas), lo que es carga rápida, y son adecuadas para lugares públicos donde se requiere carga rápida.

Una pila de carga es un clúster de fuente de alimentación a gran escala diseñado específicamente para satisfacer demandas de carga a gran escala, como en grandes estacionamientos o empresas. La pila de carga puede convertir la energía de CA en energía de CC y está equipada con múltiples módulos de carga que pueden dar servicio a varios vehículos eléctricos simultáneamente. Su diseño tiene como objetivo utilizar eficientemente los módulos de potencia y asignar racionalmente la potencia de carga, satisfaciendo las necesidades de carga de diferentes modelos de vehículos y mejorando la eficiencia de conversión de carga y la utilización del equipo.

Estructuras de Composición de Pilas de Carga y Estaciones de Carga

(1) Suministro de energía: La pila de carga necesita estar conectada a una fuente de energía para proporcionar electricidad. La fuente de energía puede provenir de la red eléctrica o de dispositivos de energía verde como paneles solares.

(2) Panel de control: El panel de control es la parte central de la pila de carga. Puede realizar el control y monitoreo de la pila de carga, incluyendo cálculo de potencia, parada automática, control de velocidad de carga, etc.

(3) Interfaz de carga: La interfaz de carga es el conector entre el punto de carga y el vehículo eléctrico, a través del cual se puede realizar el intercambio de información y la transmisión de energía. Existen dos tipos de interfaces de carga: carga rápida CC y carga lenta CA.

(4) Barrera de protección: La barrera de protección es un dispositivo de seguridad físico que puede proteger el punto de carga y el equipo de carga del impacto del entorno externo, como el mal tiempo y la humedad.

(5) Carcasa: La carcasa es el embalaje externo del punto de carga. Puede proteger el equipo interno del punto de carga de los daños causados por el entorno externo y también desempeña un papel en la estética y la decoración.

(6) Marco de soporte: El marco de soporte es un dispositivo que se utiliza para sostener la interfaz de carga. Generalmente está fijado en la pila de carga y puede ajustar la altura y el ángulo de la interfaz de carga para adaptarse a diferentes modelos de vehículos.

(1) Unidad de energía: Esta es la parte básica de la pila de carga, responsable de convertir la energía de CA en energía de CC para la carga de vehículos eléctricos.

(2) Controlador de carga: Controla todos los aspectos del proceso de carga para garantizar la seguridad y eficiencia de la carga.

(3) Sistema de monitoreo: Monitorea parámetros como el voltaje de la batería, la corriente y la temperatura en tiempo real durante el proceso de carga para garantizar la seguridad de la carga.

(4) Sistema de programación de energía: Gestiona el flujo de energía general de la pila de carga y optimiza la eficiencia de la carga.

(5) Sistema de comunicación: Conecta la estación de carga al servidor en la nube para lograr monitoreo y gestión remotos, mejorando el nivel de inteligencia y digitalización de la estación de carga.

(6) Sistema de refrigeración: Mantiene la temperatura interna normal de la estación de carga para evitar que el sobrecalentamiento afecte la eficiencia de carga y la vida útil del equipo.

Principios de Funcionamiento de Pilas de Carga y Estaciones de Carga

El principio de funcionamiento de la estación de carga implica principalmente dos aspectos: conversión de potencia y transmisión.

(1) Conversión de potencia: La parte central de la estación de carga es un convertidor que transforma la energía de la red eléctrica en energía de CC. El convertidor convierte la energía de CA de la red en energía de CC, que luego se transmite a la batería del vehículo eléctrico a través del cable de carga.

(2) Método de transmisión: Existen dos métodos principales de transmisión de potencia: transmisión por cable y transmisión inalámbrica. La transmisión por cable consiste en transmitir la energía de la red a la batería del vehículo eléctrico a través de un cable; la transmisión inalámbrica consiste en transmitir energía a la batería del vehículo eléctrico a través de un campo magnético. Actualmente, la tecnología de transmisión inalámbrica aún se encuentra en fase de investigación y desarrollo y aún no se ha aplicado de forma generalizada.

La pila de carga se compone principalmente de un módulo de carga, un módulo de monitorización, un módulo de gestión de energía y un módulo de comunicación. Estos módulos cooperan entre sí para completar la tarea de carga inteligente. El módulo de monitorización supervisa en tiempo real parámetros como la tensión, la corriente y la temperatura del módulo de la batería, y ajusta la salida del módulo de carga según estos parámetros para garantizar una carga segura de acuerdo con las necesidades del módulo de la batería en el vehículo. El módulo de comunicación se conecta al servidor en la nube para lograr la monitorización y gestión remota, mejorando la inteligencia y digitalización de la pila de carga.

El módulo de carga es el componente principal del equipo de carga de CC para vehículos eléctricos. Su función principal es convertir la energía de CA de la red eléctrica en energía de CC para la carga de baterías. También es la parte más valiosa de la industria de pilas de carga, representando aproximadamente el 50% del costo de toda la pila de carga.

Escenarios de Aplicación de Pilas de Carga y Pilas de Carga

Lugares públicos:

Como uno de los principales escenarios de aplicación de pilas de carga, los lugares públicos como estacionamientos, estaciones de servicio y centros comerciales tienen un gran flujo de personas y vehículos, lo que resulta en una alta demanda de carga de vehículos eléctricos. Instalar pilas de carga en lugares públicos no solo puede satisfacer las necesidades de carga de los usuarios de vehículos eléctricos, sino que también contribuye positivamente al desarrollo sostenible de la ciudad.

Áreas residenciales:

Zonas residenciales como comunidades, apartamentos y villas. La instalación de puntos de recarga en estas áreas residenciales no solo puede brindar una gran comodidad a los residentes, permitiéndoles cargar fácilmente sus vehículos eléctricos, sino que también mejora significativamente la calidad de vida de los residentes. Al desplegar puntos de recarga en áreas residenciales, los residentes pueden evitar viajar largas distancias para encontrar estaciones de carga públicas, ahorrando así tiempo y energía. Además, esta comodidad también puede animar a más residentes a elegir vehículos eléctricos como su medio de movilidad diario, promoviendo así los viajes ecológicos y reduciendo las emisiones de carbono.

Áreas de oficina y producción:

Lugares como edificios gubernamentales, empresas, fábricas, hospitales y escuelas también necesitan pilas de carga porque hay muchas personas y vehículos eléctricos. Instalar pilas de carga en estos lugares no solo puede facilitar a los empleados o usuarios cargar sus vehículos eléctricos, sino también ayudar a satisfacer sus necesidades de desplazamiento hacia y desde el trabajo o para asuntos oficiales, trabajo de oficina y producción.

Autopistas, puertos y aeropuertos, etc. con un flujo denso y rápido de población: Las pilas de carga pueden proporcionar servicios de carga rápida para vehículos eléctricos, aliviando la ansiedad por la autonomía de los vehículos eléctricos, por ejemplo, una carga de 5 minutos puede permitir que el vehículo viaje 200 kilómetros.

Áreas comerciales: Las pilas de carga pueden aprovechar al máximo el papel de la carga inteligente en el servicio de automóviles en línea y la carga pública en las ciudades. La velocidad de carga puede ser rápida o lenta, y los usuarios pueden elegir según sus necesidades reales.

Otros escenarios de aplicación: Las estaciones de carga también se pueden utilizar en áreas comerciales, áreas residenciales, etc., y las pilas de carga de baja potencia se pueden usar para lograr carga de ruedas, carga ordenada, etc., y también se pueden combinar con almacenamiento de energía para lograr un sistema integrado de fotovoltaica-almacenamiento-carga.

Tanto las estaciones de carga como las pilas de carga son instalaciones de carga para vehículos eléctricos. Inevitablemente habrá algunas superposiciones en sus escenarios de aplicación, pero en general, las estaciones de carga son adecuadas para usuarios individuales o ubicaciones a pequeña escala, mientras que las pilas de carga son más propensas a aplicarse en áreas con demanda de carga a gran escala, como grandes estacionamientos y áreas de servicio de autopistas.

Ventajas y desventajas de las estaciones de carga y las pilas de carga

(1) Ventajas:

Fácil de usar: Las estaciones de carga tienen en cuenta las necesidades de muchos usuarios individuales, por lo que la instalación y el uso de las estaciones de carga son relativamente sencillos y pueden satisfacer las necesidades básicas de carga. Sin embargo, el proceso de instalación implica seguridad eléctrica, acceso a la fuente de alimentación, conexión a tierra y otras operaciones. Se recomienda buscar personal con conocimientos y experiencia profesional para que opere.

Bajo costo: En comparación con las estaciones de carga, los costos de I+D y producción de las estaciones de carga son menores. Estos factores conducen a un precio unitario relativamente bajo de las estaciones de carga, lo que las hace más adecuadas para su instalación en estacionamientos, áreas residenciales y otros lugares.

(2) Desventajas:

Mala compatibilidad: La potencia de los puntos de recarga es fija y no puede satisfacer las necesidades de carga de diferentes modelos de vehículos. Cuando un vehículo con baja demanda de potencia se conecta a un punto de recarga de alta potencia, se produce un desperdicio innecesario de energía eléctrica; por el contrario, cuando un vehículo de alta potencia se carga en un punto de recarga de baja potencia, no puede aprovechar al máximo su potencial de carga rápida y el tiempo de carga se prolongará considerablemente. Esta solución de carga "talla única" limita la amplia aplicabilidad y la experiencia del usuario de los puntos de recarga.

Poca adaptabilidad: Con el rápido desarrollo de la tecnología de baterías, los vehículos eléctricos se están moviendo hacia una plataforma de alto voltaje. Sin embargo, dado que la potencia de los puntos de carga es fija, para satisfacer las necesidades de carga de los futuros vehículos eléctricos, solo es posible reinvertir y reemplazar el punto de carga completo.

Baja eficiencia: En comparación con las pilas de carga, los puntos de carga tienen una cierta brecha en la eficiencia de carga. Esto se debe principalmente a que las pilas de carga suelen adoptar tecnología de carga y algoritmos de optimización más avanzados, que pueden gestionar de manera más eficiente la distribución y transmisión de energía eléctrica y reducir la pérdida de energía. Debido a limitaciones en el diseño y la configuración, los puntos de carga a menudo no pueden alcanzar el mismo nivel de carga de alta eficiencia que las pilas de carga.

(1) Ventajas:

Demandas de carga diversas: Cuando una estación de carga necesita proporcionar servicios de carga para múltiples modelos diferentes de vehículos eléctricos al mismo tiempo, la pila de carga puede adaptarse a diversas necesidades de carga porque está equipada con cabezales de carga de varias especificaciones sin necesidad de reemplazar o agregar equipo adicional.

Alta eficiencia y carga rápida: La pila de carga emplea tecnología de carga eficiente para cargar vehículos eléctricos de forma rápida y segura, mejorando la eficiencia de la carga. Especialmente cuando los vehículos eléctricos tienen una necesidad urgente de carga rápida, la alta eficiencia de la pila de carga puede satisfacer esta demanda.

Diseño modular: El diseño modular de la pila de carga hace que su composición sea flexible, y se pueden agregar o reducir celdas de batería según las necesidades reales para ajustar la cantidad de almacenamiento de energía. Este diseño hace que la pila de carga sea más conveniente y económica al expandirse y actualizarse.

Huella pequeña: En centros urbanos o áreas con espacio limitado, el diseño modular de la pila de carga permite la construcción de estaciones de carga en espacios relativamente pequeños, aprovechando al máximo los recursos terrestres.

Carga simultánea multicanal: La pila de carga puede admitir carga simultánea multicanal para diferentes modelos de vehículos, mejorando la tasa de utilización y la eficiencia del servicio de la estación de carga. En contraste, la pila de carga integrada puede proporcionar servicios de carga solo para un único modelo de vehículo, lo que limita su alcance de uso.

Ajuste inteligente: La pila de carga puede realizar un ajuste inteligente de la potencia de salida de cada terminal para satisfacer las necesidades de carga de diferentes modelos de vehículos. Esta función de ajuste inteligente puede mejorar la eficiencia de carga y reducir el consumo de energía.

(2) Desventajas:

Costo alto: El costo de fabricación de la pila de carga es más alto que el de una pila de carga integrada. Primero, el costo del cable es alto. La pila de carga utiliza distribución de energía DC, y el cable utilizado debe ser grueso para considerar la adaptabilidad de carga de la pila de carga. Segundo, el costo del equipo de la pila de carga en sí es alto.

Mantenimiento inconveniente: Si la pila de carga falla, todas las pistolas de carga no se pueden usar, por lo que el espacio de estacionamiento no podría funcionar normalmente. La pila de carga tiene una tasa de fallos más alta y es menos madura y estable que la máquina integrada.

Aunque los estándares como la interfaz de la pila de carga se han unificado, el problema de "compatibilidad hacia adelante" no se ha resuelto de manera efectiva. Con el avance continuo de la tecnología de baterías, la demanda de instalaciones de carga para vehículos de nueva energía seguirá aumentando. Si las pilas de carga construidas ahora son adecuadas para los futuros vehículos de nueva energía también se ha convertido en un gran problema al que se enfrenta la industria.

La pila de carga no necesita considerar cuestiones como la tasa de carga y la capacidad de la batería durante la carga. Puede ajustar automáticamente la potencia de carga según la potencia requerida por la batería. En el futuro, cuando la densidad de energía de la batería aumente y la capacidad de la batería aumente, la pila de carga aún se puede actualizar reemplazando el módulo de carga por uno de mayor potencia, resolviendo así de manera efectiva el problema de "compatibilidad hacia adelante" de las pilas de carga.

Costos de Construcción de Pilas de Carga y Pilas de Carga

Los costos de construcción de pilas de carga y pilas de carga se ven afectados por muchos factores, incluido el tipo de equipo, la potencia, la marca, la ubicación geográfica, los subsidios políticos, etc. Las siguientes son algunas estimaciones de costos:

Para una sola pila de carga, tomando como ejemplo una pila individual de 60KW, el costo del equipo es de aproximadamente US$18,000 (aproximadamente US$2/W). La inversión total y el costo de construcción, incluida la energía, el terreno y la construcción de infraestructura, es de aproximadamente $40,714 - $64,571 por estación.

Para la construcción de una estación de carga, si se selecciona un cargador rápido de CC de 120 KW con doble conector, el precio es de aproximadamente 34.562 USD (aproximadamente 2 USD/W), y para 10 unidades, son 2,4 millones de USD; necesita un sistema de energía de 1.250 kVA, el costo del sistema de distribución de energía (la cantidad específica debe determinarse según la situación real, pero el siguiente es solo un ejemplo simplificado). Si es necesario volver a solicitar la construcción, el costo de la energía más la infraestructura es de aproximadamente 93.024 USD, y el costo total de inversión y construcción es de aproximadamente 1.277.760 USD. El costo de la construcción civil, incluido el endurecimiento del sitio, la construcción de marquesinas, etc., variará según la situación real.

Alquiler del sitio, el costo variará según el número de plazas de aparcamiento requeridas y la ubicación geográfica.

El costo de la pila de carga varía según el número y la potencia de los módulos de carga equipados. Por ejemplo, el precio de una pila de carga de 360kW es de aproximadamente 53.800 USD (La configuración del cable de la pila de carga es diferente a la de la pila de carga, lo que puede generar diferencias de costo. El costo de construcción de la pila de carga puede ser ligeramente mayor debido a la necesidad de instalaciones eléctricas y costos de construcción más complejos).

La construcción de la estación de carga también debe considerar otros costos como transformadores, sistemas de monitoreo de carga, monitoreo de seguridad, sistemas de medición y facturación de carga.

Los costos operativos incluyen gastos de personal, gastos de mantenimiento, costos de electricidad, etc.

Alemania:

Las pilas de alta potencia por encima de 100KW podrían disfrutar de un subsidio de hasta 30.000 euros.

El subsidio máximo para pilas públicas de CA es de 2.500 euros.

Los postes privados pueden recibir un subsidio de 900 euros.

Italia: Se puede reembolsar hasta el 50% (hasta 2.000 euros) del coste total de compra e instalación de una estación de carga de vehículos eléctricos de hasta 220 KW en plazas de aparcamiento privadas (individuales o compartidas).

El coste de construcción de las pilas de carga es relativamente bajo, adecuado para despliegues a pequeña escala; mientras que el coste de construcción de las pilas de carga puede ser ligeramente superior, pero debido a sus características modulares y de reparto de potencia, es adecuado para demandas de carga a gran escala y de alta eficiencia.

Cómo Elegir la Pila de Carga o la Torre de Carga Adecuada

Al elegir pilas de carga y torres de carga, se deben considerar múltiples factores para garantizar que sean adecuadas para los vehículos y escenarios de uso relevantes.

Potencia de salida: Asegúrese de que la estación de carga pueda proporcionar una salida de energía estable para satisfacer las necesidades de carga rápida del vehículo. Por ejemplo, una estación de carga de CC de 60~120 kW o una estación de carga de CA de 7~21 kW se utiliza normalmente para un coche doméstico pequeño. Para vehículos grandes que necesitan carga rápida, se puede seleccionar una estación de carga de CC de 60-180 kW o incluso una estación de carga con una potencia de salida mayor.

Rango de voltaje y corriente: Verifique el rango de voltaje y corriente soportado por la pila de carga para asegurar la compatibilidad con vehículos eléctricos.

Estándar de interfaz de carga: Seleccione interfaces que cumplan con estándares internacionales o regionales, como CCS, CHAdeMO o GB/T, para asegurar una amplia compatibilidad. También es necesario confirmar si el vehículo soporta carga DC/AC.

Eficiencia de carga: Preste atención a la eficiencia de conversión de la pila de carga para reducir la pérdida de energía y optimizar los costos operativos.

Gestión inteligente: Seleccione pilas de carga que soporten funciones de monitoreo y gestión remota para facilitar el monitoreo del estado del equipo y el diagnóstico de fallos.

Interfaz de usuario: Una interfaz de usuario intuitiva y fácil de usar que soporte múltiples métodos de pago podría llevar a una mayor satisfacción del consumidor.

Características de seguridad: Asegúrese de que la pila de carga tenga múltiples medidas de protección de seguridad, como protección contra sobretensión, sobrecorriente y cortocircuito.

Conexión de red: Soporte para conexión Wi-Fi, Ethernet o 4G para facilitar actualizaciones de software y transmisión de datos.

Usuarios objetivo: Aclare los principales objetivos de servicio para seleccionar la especificación de producto adecuada.

Entorno de instalación: Considere el impacto del espacio, la capacidad de suministro de energía y las condiciones ambientales del sitio de instalación en el rendimiento del equipo.

Expansión futura: Evaluar la posibilidad de añadir más puntos de carga y elegir una arquitectura de sistema que admita la expansión.

Compartición de energía: La pila de carga puede centralizar la energía, y cada terminal de carga puede obtener la energía requerida de esta pila de energía. Según la situación real, los usuarios necesitan calcular para determinar la capacidad de la pila de carga y el número de terminales a emparejar.

Carga flexible: Basándose en la demanda de carga emitida por el Sistema de Gestión de Batería (BMS) del vehículo, la potencia de carga se asigna bajo demanda. La pila de carga asigna potencia bajo demanda, lo que puede lograr la máxima velocidad de carga del vehículo. Sin embargo, cuando hay muchos vehículos, si la potencia de carga total excede la potencia nominal, la potencia se asignará racionalmente para uso compartido.

Expansión fluida: Con el aumento de la tasa de carga de la batería y la creciente demanda de potencia de carga, la potencia de la pila de energía se puede expandir para satisfacer la demanda de carga.

Ahorro de energía y alta eficiencia: Independientemente de la demanda de carga, se debe garantizar que el equipo de carga funcione dentro del rango de tasa de carga óptima.

Adaptabilidad: La pila de carga puede satisfacer los diferentes requisitos de potencia de varios modelos para la carga, y mejorar la eficiencia de conversión de carga y la utilización del equipo de las instalaciones de carga.

Compatibilidad: La pila de carga puede abordar el desafío de la "compatibilidad ascendente" de los postes de carga y adaptarse al rápido desarrollo de la tecnología de baterías.

Al elegir postes de carga y pilas de carga, también se deben considerar factores como la seguridad, el costo, la conveniencia y la velocidad de carga. Asegúrese de seleccionar equipos de carga que cumplan con los estándares nacionales y hágalos instalar y mantener por profesionales para garantizar la seguridad y eficiencia del proceso de carga.