Soluciones de Alimentación en el diseño para Carga de Vehículo Eléctrico
La industria de vehículos eléctricos (EV) está en crecimiento y uno de los temas relacionados que se discute habitualmente es la mejora en la carga de estos vehículos de una manera cada vez más rápida y ecológica.
Si observamos el proceso de suministro desde la fuente de alimentación hasta la batería del EV podemos dividir en 3 los elementos que la componen; estación de carga, el cable y el cargador de a bordo.
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La estación de carga y el cargador de a bordo
1. La estación de carga
La estación de carga proporciona la fuente de alimentación, ya sea de corriente alterna (AC) o continua (DC). Existen tres niveles de estaciones de carga actualmente en el mercado:
- Nivel 1: Fuente de carga de 120 V/230 V AC con una intensidad entre 12 y 16 A. Esta es la opción de carga más lenta y adecuada para instalar en áreas residenciales o aparcamientos privados con disponibilidad de carga durante la noche que le permite cargar durante un número elevado de horas. Puede tardar entre 12 y 17 horas en cargar al máximo una batería de 24 Kwh.
- Nivel 2: Fuente de carga de 230 V AC con una intensidad entre 15 y 80 A. Este es un método de carga más rápido en comparación con el nivel 1. La mayoría de las estaciones de carga públicas que se encuentran en centros comerciales u oficinas son de nivel 2, que brindan un servicio de carga de potencia de rango medio. Puede tardar alrededor de 8 horas para cargar al máximo una batería de 24 Kwh.
- Nivel 3: Fuente de carga de 200-425 V DC. Esta es la opción de carga más rápida por lo que habitualmente se denomina «Fast Charger» y que puede cargar la batería completamente en un plazo entre media y una hora.
2. El cargador de a bordo (OBC – On-Board Charger)
El OBC se encuentra dentro del vehículo y su función es convertir el voltaje de entrada a uno adecuado para recargar la batería. El OBC común convierte AC a DC e incluye las fases PFC (Power Factor Correction) y DC/DC.
El objetivo de un PFC es transformar la corriente de entrada en una forma de onda sinusoidal que esté en fase con la tensión de red, reduciendo los armónicos de la red eléctrica y mejorando el factor de potencia para cumplir con varios estándares internacionales. En segundo lugar, el PFC genera una salida regulada de tensión para alimentar el convertidor DC/DC.
Para una fuente de carga DC, el OBC convierte el DC de alto voltaje a uno adecuado y carga directamente la batería, evitando pérdida de energía o la distorsión de la conversión que se produce en AC a DC.
Esquema de cargadores
El Reto del Diseño de la Fuente de Alimentación
Dado que las estaciones de carga se instalan principalmente al aire libre, se enfrentan a desafíos comunes, como los cambios de temperatura y la impermeabilidad al polvo. Además, el suministro de potencia debe cumplir con requisitos como:
- Resistencia a vibración (OBC)
- Fluctuación de voltaje y protección de sobretensión
- Fiabilidad
- Otros requisitos específicos
La Solución en Diagrama de Bloques de Cincon
A continuación se muestran algunos diagramas de bloques que son las soluciones a las diferentes fuentes de carga que se han descrito anteriormente:
1. Solución a Fuente de Alimentación de AC
Esquema de Solución de Fuente AC
Las fuentes de alimentación de AC/DC de Cincon tiene múltiples características que se adaptan perfectamente a los requisitos de las estaciones de carga:
- Eficiencia hasta 94,5%
- Aislamiento hasta 4000 VAC
- Rango de entrada entre 80 – 264 VAC
- Inmunidad EMC de acuerdo a EN55032/EN55035
- Temperatura de funcionamiento hasta entre -40 y 85 ºC
Modelos de fuente de alimentación para cargador AC
2. Solución a Fuente de Alimentación de DC
Esquema de Solución de Fuente DC
Para la fuente de alimentación de corriente continua, Cincon tiene una serie de convertidores DC/DC con alto voltaje de entrada de entre 200 – 425 VDC. Otras características son las siguientes:
- Rango de potencia de salida de 75W a 750W
- Aislamiento 3000 VAC
- Temperatura de funcionamiento entre -40 y 105 ºC
- Eficiencia hasta 91%
- Funcionamiento en paralelo disponible
Modelos de fuente de alimentación para cargador DC
Para cumplir con los requisitos de alta confiabilidad y rendimiento en las aplicaciones de carga de EV, el diseño de la fuente de alimentación debe satisfacer las necesidades de la demanda del mercado.
Más Información sobre Sistemas de Alimentación
Cincon es diseñador, fabricante y proveedor global de productos de conversión de energía como módulos de potencia AC-DC, convertidores DC-DC y LED drivers para los mercados del vehículo eléctrico, industrial, médico… El catálogo Cincon comprende alrededor de 25.000 productos, que cumplen con los estándares de seguridad mundiales mediante certificación a través de laboratorios externos. Venco representa a Cincon en España y Portugal.
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