Muitos operadores têm hesitado em escolher equipamentos para construir estações de carregamento. Como duas formas diferentes de instalações de carregamento de veículos elétricos, pilhas de carregamento e torres de carregamento servem a diferentes propósitos técnicos e cenários de aplicação. Embora muitas vezes sejam mal interpretadas como o mesmo conceito, elas diferem muito em design, aplicações funcionais, vantagens e desvantagens. A Maruikel organizou e resumiu essas diferenças para ajudar os operadores a selecionar o equipamento de carregamento que melhor se adequa a eles.

Definições de Estações de Carregamento e Pilhas de Carregamento

As estações de carregamento para veículos de nova energia são como "postos de gasolina" para veículos elétricos, mas fornecem energia elétrica em vez de gasolina.

Geralmente, é instalado em edifícios públicos, estacionamentos, shoppings, estações de carregamento para veículos em operação e locais privados, como comunidades residenciais. As pilhas de carregamento podem ser classificadas em pilhas de carregamento AC e pilhas de carregamento DC de acordo com o tipo de carregamento. As pilhas de carregamento AC têm uma corrente de carregamento pequena e um longo tempo de carregamento (geralmente de 7 a 10 horas), o que é um carregamento lento e adequado para vagas de estacionamento em áreas residenciais e edifícios de escritórios. As pilhas de carregamento DC são usadas principalmente para carregamento público. Elas convertem energia AC em energia DC, têm um tempo de carregamento curto (de uma a duas horas), o que é um carregamento rápido, e são adequadas para locais públicos onde é necessário carregamento rápido.

Um conjunto de carregamento é um cluster de fonte de energia em grande escala especificamente projetado para atender a demandas de carregamento em grande escala, como em grandes estacionamentos ou empresas. O conjunto de carregamento pode converter energia AC em energia DC e está equipado com múltiplos módulos de carregamento que podem atender a vários veículos elétricos simultaneamente. Seu design visa utilizar eficientemente os módulos de energia e alocar racionalmente a potência de carregamento, atendendo às necessidades de carregamento de diferentes modelos de veículos e melhorando a eficiência de conversão de carregamento e a utilização do equipamento.

Estruturas de Composição de Pilhas de Carregamento e Pilhas de Carregamento

(1) Fonte de alimentação: A pilha de carregamento precisa ser conectada a uma fonte de energia para fornecer eletricidade. A fonte de energia pode vir da rede elétrica ou de dispositivos de energia verde, como painéis solares.

(2) Painel de controle: O painel de controle é a parte central da estação de carregamento. Ele pode realizar o controle e monitoramento da estação de carregamento, incluindo cálculo de energia, parada automática, controle de velocidade de carregamento, etc.

(3) Interface de carregamento: A interface de carregamento é o conector entre a estação de carregamento e o veículo elétrico, através do qual a troca de informações e a transmissão de energia podem ser realizadas. Existem dois tipos de interfaces de carregamento: carregamento rápido DC e carregamento lento AC.

(4) Barreira de proteção: A barreira de proteção é um dispositivo de segurança físico que pode proteger a estação de carregamento e o equipamento de carregamento do impacto do ambiente externo, como mau tempo e umidade!

(5) Carcaça: A carcaça é a embalagem externa da estação de carregamento. Ela pode proteger o equipamento interno da estação de carregamento contra danos causados pelo ambiente externo e também desempenha um papel na estética e decoração.

(6) Estrutura de suporte: A estrutura de suporte é um dispositivo usado para apoiar a interface de carregamento. Geralmente é fixada na estação de carregamento e pode ajustar a altura e o ângulo da interface de carregamento para se adaptar a diferentes modelos de veículos.

(1) Unidade de energia: Esta é a parte básica da estação de carregamento, responsável por converter energia CA em energia CC para o carregamento de veículos elétricos.

(2) Controlador de carregamento: Controla todos os aspectos do processo de carregamento para garantir a segurança e a eficiência do carregamento.

(3) Sistema de monitoramento: Monitora parâmetros como tensão da bateria, corrente e temperatura em tempo real durante o processo de carregamento para garantir a segurança do carregamento.

(4) Sistema de agendamento de energia: Gerencia o fluxo geral de energia da estação de carregamento e otimiza a eficiência do carregamento.

(5) Sistema de comunicação: Conecta a pilha de carregamento ao servidor na nuvem para obter monitoramento e gerenciamento remotos, melhorando o nível de inteligência e digitalização da pilha de carregamento.

(6) Sistema de refrigeração: Mantém a temperatura interna normal da pilha de carregamento para evitar que o superaquecimento afete a eficiência do carregamento e a vida útil do equipamento.

Princípios de Funcionamento de Pilhas de Carregamento e Pilhas de Carregamento

O princípio de funcionamento da estação de carregamento envolve principalmente dois aspectos: conversão de energia e transmissão.

(1) Conversão de energia: A parte central da estação de carregamento é um conversor que converte a energia da rede em energia CC. O conversor converte a energia CA da rede em energia CC, que é então transmitida para a bateria do veículo elétrico através do cabo de carregamento.

(2) Método de transmissão: Existem dois métodos principais de transmissão de energia: transmissão com fio e transmissão sem fio. A transmissão com fio é transmitir a energia da rede para a bateria do veículo elétrico através de um cabo; a transmissão sem fio é transmitir energia para a bateria do veículo elétrico através de um campo magnético. Atualmente, a tecnologia de transmissão sem fio ainda está em fase de pesquisa e desenvolvimento e ainda não foi amplamente aplicada.

O empilhamento de carregamento é composto principalmente por um módulo de carregamento, um módulo de monitoramento, um módulo de agendamento de energia e um módulo de comunicação. Esses módulos cooperam entre si para completar a tarefa de carregamento inteligente. O módulo de monitoramento monitora parâmetros como a voltagem, corrente e temperatura do módulo de bateria em tempo real, e ajusta a saída do módulo de carregamento de acordo com esses parâmetros para garantir um carregamento seguro conforme as necessidades do módulo de bateria na extremidade do veículo. O módulo de comunicação está conectado ao servidor em nuvem para alcançar monitoramento e gerenciamento remotos, melhorando a inteligência e a digitalização do empilhamento de carregamento.

O módulo de carregamento é o componente central do equipamento de carregamento DC para veículos elétricos. Sua função principal é converter a energia AC da rede elétrica em energia DC para carregar a bateria. É também a parte mais valiosa da indústria de pilhas de carregamento, representando cerca de 50% do custo de toda a pilha de carregamento.

Cenários de Aplicação de Pilhas de Carregamento e Pilhas de Carregamento

Locais públicos:

Como um dos principais cenários de aplicação de pilhas de carregamento, locais públicos como estacionamentos, postos de gasolina e shoppings têm um grande fluxo de pessoas e veículos, resultando em alta demanda por carregamento de veículos elétricos. A instalação de pilhas de carregamento em locais públicos não só atende às necessidades de carregamento dos usuários de veículos elétricos, mas também contribui positivamente para o desenvolvimento sustentável da cidade.

Áreas residenciais:

Áreas residenciais como comunidades, apartamentos e vilas. A instalação de pontos de carregamento nessas áreas residenciais pode não apenas proporcionar grande conveniência para os residentes, permitindo que eles carreguem facilmente seus veículos elétricos, mas também melhorar significativamente a qualidade de vida dos residentes. Ao implantar pontos de carregamento em áreas residenciais, os residentes podem evitar viajar longas distâncias para encontrar estações de carregamento públicas, economizando assim tempo e energia. Além disso, essa conveniência também pode incentivar mais residentes a escolher veículos elétricos como seu meio de mobilidade diário, promovendo assim viagens ecologicamente corretas e reduzindo as emissões de carbono.

Áreas de escritório e produção:

Locais como edifícios governamentais, empresas, fábricas, hospitais e escolas também precisam de estações de carregamento porque há muitas pessoas e veículos elétricos. A instalação de estações de carregamento nesses locais não só facilita o carregamento de veículos elétricos por funcionários ou usuários, mas também ajuda a atender às suas necessidades de deslocamento para o trabalho ou para negócios oficiais, trabalho de escritório e produção.

Rodovias, portos e aeroportos, etc., com fluxo populacional denso e rápido: As estações de carregamento podem fornecer serviços de carregamento rápido para veículos elétricos, aliviando a ansiedade de autonomia dos veículos elétricos, por exemplo, um carregamento de 5 minutos pode permitir que o veículo percorra 200 quilômetros.

Áreas comerciais: As estações de carregamento podem dar total vazão ao papel do carregamento inteligente em aplicativos de transporte por aplicativo e carregamento público em torno das cidades. A velocidade de carregamento pode ser rápida ou lenta, e os usuários podem escolher com base em suas necessidades reais.

Outros cenários de aplicação: Pilhas de carregamento também podem ser usadas em áreas comerciais, áreas residenciais, etc., e pilhas de pequena potência podem ser usadas para alcançar carregamento de roda, carregamento ordenado, etc., e também podem ser combinadas com armazenamento de energia para alcançar um sistema integrado de PV-armazenamento-carregamento.

Tanto pilhas de carregamento quanto pilhas de carregamento são instalações de carregamento para veículos elétricos. Haverá inevitavelmente algumas sobreposições em seus cenários de aplicação, mas geralmente, pilhas de carregamento são adequadas para usuários individuais ou locais de pequena escala, enquanto pilhas de carregamento são mais prováveis de serem aplicadas em áreas com demanda de carregamento em larga escala, como grandes estacionamentos e áreas de serviço de rodovias.

Prós e Contras de Pilhas de Carregamento e Pilhas de Carregamento

(1) Vantagens:

Fácil de usar: As estações de carregamento levam em consideração as necessidades de muitos usuários individuais, portanto, a instalação e o uso das estações de carregamento são relativamente simples e podem atender às necessidades básicas de carregamento. No entanto, o processo de instalação envolve segurança elétrica, acesso à fonte de alimentação, conexão de aterramento e outras operações. Recomenda-se procurar pessoal com conhecimento e experiência profissional para operar.

Baixo custo: Comparado com as estações de carregamento, os custos de P&D e produção das estações de carregamento são menores. Esses fatores levam a um preço unitário relativamente baixo das estações de carregamento, que são mais adequadas para instalação em estacionamentos, áreas residenciais e outros locais.

(2) Desvantagens:

Compatibilidade pobre: A potência das estações de carregamento é fixa e não pode atender às necessidades de carregamento de diferentes modelos de veículos. Quando um veículo com baixa demanda de potência é conectado a uma estação de carregamento de alta potência, isso leva a um desperdício desnecessário de energia elétrica; inversamente, quando um veículo de alta potência é carregado em uma estação de carregamento de baixa potência, não consegue realizar totalmente seu potencial de carregamento rápido e o tempo de carregamento será significativamente prolongado. Essa solução de carregamento "tamanho único" limita a ampla aplicabilidade e a experiência do usuário das estações de carregamento.

Baixa adaptabilidade: Com o rápido desenvolvimento da tecnologia de baterias, os veículos elétricos estão migrando para uma plataforma de alta voltagem. No entanto, como a potência das estações de carregamento é fixa, para atender às necessidades de carregamento dos futuros veículos elétricos, é possível apenas reinvestir e substituir toda a estação.

Baixa eficiência: Comparadas às pilhas de carregamento, as estações de carregamento apresentam uma certa defasagem na eficiência de carregamento. Isso ocorre principalmente porque as pilhas de carregamento geralmente adotam tecnologia de carregamento e algoritmos de otimização mais avançados, que podem gerenciar de forma mais eficiente a distribuição e transmissão de energia elétrica e reduzir a perda de energia. Devido a limitações de design e configuração, as estações de carregamento muitas vezes não conseguem atingir o mesmo nível de carregamento de alta eficiência das pilhas de carregamento.

(1) Vantagens:

Demandas de carregamento diversas: Quando uma estação de carregamento precisa fornecer serviços de carregamento para vários modelos diferentes de veículos elétricos ao mesmo tempo, o stack de carregamento pode se adaptar a várias necessidades de carregamento porque está equipado com cabeças de carregamento de várias especificações, sem a necessidade de substituir ou adicionar equipamentos adicionais.

Alta eficiência e carregamento rápido: O stack de carregamento emprega tecnologia de carregamento eficiente para carregar veículos elétricos de forma rápida e segura, melhorando a eficiência do carregamento. Especialmente quando os veículos elétricos precisam urgentemente de carregamento rápido, a alta eficiência da pilha de carregamento pode atender a essa demanda.

Design modular: O design modular da pilha de carregamento torna sua composição flexível, e as células de bateria podem ser adicionadas ou removidas de acordo com as necessidades reais para ajustar a quantidade de armazenamento de energia. Este design torna a pilha de carregamento mais conveniente e econômica ao expandir e atualizar.

Pequena pegada: Em centros urbanos ou áreas com espaço limitado, o design modular da estação de carregamento permite a construção de estações de carregamento em espaços relativamente pequenos, aproveitando ao máximo os recursos terrestres.

Carregamento simultâneo multicanal: A pilha de carregamento pode suportar carregamento simultâneo de várias vias para diferentes modelos de veículos, melhorando a taxa de utilização e a eficiência do serviço da estação de carregamento. Em contraste, a estação de carregamento integrada pode fornecer serviços de carregamento apenas para um único modelo de veículo, limitando seu escopo de uso.

Ajuste inteligente: A pilha de carregamento pode realizar o ajuste inteligente da potência de saída de cada terminal para atender às necessidades de carregamento de diferentes modelos de veículos. Esta função de ajuste inteligente pode melhorar a eficiência do carregamento e reduzir o consumo de energia.

(2) Desvantagens:

Alto custo: O custo de fabricação da estação de carregamento é superior ao de uma estação de carregamento integrada. Primeiro, o custo do cabo é alto. A estação de carregamento utiliza distribuição de energia CC, e o cabo utilizado deve ser grosso para considerar a adaptabilidade de carregamento da estação de carregamento. Segundo, o custo do equipamento da própria estação de carregamento é alto.

Manutenção inconveniente: Se a pilha de carregamento falhar, todas as pistolas de carregamento não poderão ser usadas, de modo que o espaço de estacionamento não poderá funcionar normalmente. A pilha de carregamento tem uma taxa de falha mais alta e é menos madura e estável do que a máquina integrada.

Embora os padrões, como a interface da estação de carregamento, tenham sido unificados, o problema da "compatibilidade ascendente" não foi efetivamente resolvido. Com o avanço contínuo da tecnologia de baterias, a demanda das instalações de carregamento por veículos de nova energia continuará a aumentar. Se as estações de carregamento construídas agora são adequadas para futuros veículos de nova energia também se tornou uma questão importante enfrentada pela indústria.

A estação de carregamento não precisa considerar questões como taxa de carregamento e capacidade da bateria durante o carregamento. Ela pode corresponder automaticamente à potência de carregamento de acordo com a potência exigida pela bateria. No futuro, quando a densidade de energia da bateria aumentar e a capacidade da bateria aumentar, a estação de carregamento ainda poderá ser atualizada substituindo o módulo de carregamento por uma potência maior, resolvendo assim efetivamente o problema da "compatibilidade ascendente" das estações de carregamento.

Custos de Construção de Estações de Carregamento e Pilhas de Carregamento

Os custos de construção de pilhas de carregamento e pilhas de carregamento são afetados por muitos fatores, incluindo tipo de equipamento, potência, marca, localização geográfica, subsídios de políticas, etc. As seguintes são algumas estimativas de custos:

Para uma única pilha de carregamento, tomando uma pilha única de 60KW como exemplo, o custo do equipamento é de cerca de US$ 18.000 (cerca de US$ 2/W). O investimento geral e o custo de construção, incluindo energia, terreno e construção de infraestrutura, são de cerca de US$ 40.714 a US$ 64.571 por estação.

Para construir uma estação de carregamento, se um pilha de carregamento DC de dupla pistola de 120KW for selecionada, o preço é de cerca de US$34.562 (cerca de US$2/W), e para 10 unidades, é de US$2,4 milhões; precisa combinar com um sistema de energia de 1.250kVA, o custo do sistema de distribuição de energia (o valor específico precisa ser determinado de acordo com a situação real, mas o seguinte é apenas um exemplo simplificado). Se for necessário reaplicar para construção, o custo de energia mais infraestrutura é de cerca de US$93.024, e o custo total de investimento e construção é de cerca de US$1.277.760. O custo da construção civil, incluindo a estabilização do local, construção de coberturas, etc., variará de acordo com a situação real.

Aluguel do local, o custo variará dependendo do número de vagas de estacionamento necessárias e da localização geográfica.

O custo da estação de carregamento varia de acordo com o número e a potência dos módulos de carregamento equipados. Por exemplo, o preço de uma estação de carregamento de 360kW é de aproximadamente US$ 53.800 (A configuração do cabo da estação de carregamento é diferente da da estação de carregamento, o que pode levar a diferenças de custo. O custo de construção da estação de carregamento pode ser ligeiramente superior devido à necessidade de instalações de energia e custos de construção mais complexos.

A construção da estação de carregamento também precisa considerar outros custos, como transformadores, sistemas de monitoramento de carregamento, monitoramento de segurança, sistemas de medição e faturamento de carregamento.

Os custos operacionais incluem despesas com pessoal, despesas de manutenção, custos de eletricidade, etc.

Alemanha:

Estações de alta potência acima de 100KW podem desfrutar de um subsídio de até 30.000 euros.

O subsídio máximo para estações públicas AC é de 2.500 euros.

Pilhas privadas podem receber um subsídio de 900 euros.

Itália: Até 50% (até 2.000 euros) do custo total de compra e instalação de uma estação de carregamento de veículos elétricos de até 220 KW em espaços de estacionamento privados (individuais ou compartilhados) pode ser reembolsado.

O custo de construção das pilhas de carregamento é relativamente baixo, adequado para implantação em pequena escala; enquanto o custo de construção das pilhas de carregamento pode ser ligeiramente mais alto, mas devido às suas características modulares e de compartilhamento de energia, é adequado para demandas de carregamento em larga escala e alta eficiência.

Como Escolher a Pilha de Carregamento ou Pilha de Carregamento Apropriada

Ao escolher pilhas de carregamento e pilhas de carregamento, vários fatores precisam ser considerados para garantir que sejam adequadas para os veículos e cenários de uso relevantes.

Potência de saída: Certifique-se de que a estação de carregamento possa fornecer uma saída de energia estável para atender às necessidades de carregamento rápido do veículo. Por exemplo, uma estação de carregamento DC de 60~120kw ou uma estação de carregamento AC de 7~21kw é normalmente usada para um carro doméstico pequeno. Para veículos grandes que precisam de carregamento rápido, uma estação de carregamento DC de 60 - 180 kW ou até mesmo uma estação de carregamento com maior potência de saída pode ser selecionada.

Faixa de tensão e corrente: Verifique a faixa de tensão e corrente suportada pela estação de carregamento para garantir a compatibilidade com veículos elétricos.

Padrão da interface de carregamento: Selecione interfaces que estejam em conformidade com padrões internacionais ou regionais, como CCS, CHAdeMO ou GB/T, para garantir ampla compatibilidade. Também é necessário confirmar se o veículo suporta carregamento DC/AC.

Eficiência de carregamento: Preste atenção à eficiência de conversão da estação de carregamento para reduzir a perda de energia e otimizar os custos operacionais.

Gerenciamento inteligente: Selecione estações de carregamento que suportem funções de monitoramento e gerenciamento remoto para facilitar o monitoramento do status do equipamento e o diagnóstico de falhas.

Interface do usuário: Uma interface de usuário intuitiva e fácil de usar que suporte vários métodos de pagamento pode levar a uma maior satisfação do consumidor.

Recursos de segurança: Garanta que a estação de carregamento possua múltiplas medidas de proteção de segurança, como proteção contra sobretensão, sobrecorrente e curto-circuito.

Conexão de rede: Suporte a conexão Wi-Fi, Ethernet ou 4G para facilitar atualizações de software e transmissão de dados.

Usuários-alvo: Esclareça os principais alvos de serviço para selecionar a especificação de produto apropriada.

Ambiente de instalação: Considere o impacto do espaço, capacidade de fornecimento de energia e condições ambientais do local de instalação no desempenho do equipamento.

Expansão futura: Avaliar a possibilidade de adicionar mais estações de carregamento e escolher uma arquitetura de sistema que suporte expansão.

Compartilhamento de energia: A pilha de carregamento pode centralizar a energia, e cada terminal de carregamento pode obter a energia necessária desta pilha de energia. De acordo com a situação real, os usuários precisam calcular para determinar a capacidade da pilha de carregamento e o número de terminais a serem combinados.

Carregamento flexível: Com base na demanda de carregamento emitida pelo Sistema de Gerenciamento de Bateria (BMS) do veículo, a potência de carregamento é alocada sob demanda. A pilha de carregamento aloca energia sob demanda, o que pode atingir a velocidade máxima de carregamento do veículo. No entanto, quando há muitos veículos, se a potência total de carregamento exceder a potência nominal, a energia será alocada racionalmente para uso compartilhado.

Expansão suave: Com o aumento da taxa de carregamento da bateria e a crescente demanda por potência de carregamento, a potência da pilha de energia pode ser expandida para atender à demanda de carregamento.

Economia de energia e alta eficiência: Independentemente da demanda de carregamento, o equipamento de carregamento deve ser garantido para funcionar dentro da faixa de taxa de carga ideal.

Adaptabilidade: O conjunto de carregamento pode atender às diferentes necessidades de potência de vários modelos para carregamento e melhorar a eficiência de conversão de carregamento e a utilização do equipamento das instalações de carregamento.

Compatibilidade: O conjunto de carregamento pode enfrentar o desafio da "compatibilidade ascendente" das pilhas de carregamento e se adaptar ao rápido desenvolvimento da tecnologia de baterias.

Ao escolher pilhas de carregamento e conjuntos de carregamento, fatores como segurança, custo, conveniência e velocidade de carregamento também devem ser considerados. Certifique-se de selecionar equipamentos de carregamento que estejam em conformidade com as normas nacionais e que sejam instalados e mantidos por profissionais para garantir a segurança e a eficiência do processo de carregamento.