Hoe kies je een EV-boordlader?

Het kiezen van een EV-boordlader (OBC) is een technische beslissing van het voertuigsysteem en niet simpelweg het selecteren van het hoogst beschikbare laadvermogen. De OBC wordt in het voertuig geïnstalleerd en zet de wisselstroom van de laadbron om in gecontroleerde gelijkstroom voor de hoogspanningsaccu. Het vermogen, de AC-ingangsconfiguratie, het DC-uitgangsspanningsbereik, de efficiëntie, het thermische ontwerp, de communicatie-interface, de verpakking en de veiligheidseisen moeten allemaal overeenkomen met het voertuigplatform.

Voor EV-fabrikanten, ontwikkelaars van bedrijfsvoertuigen en systeemintegrators moet de juiste ingebouwde lader een evenwicht bieden tussen de oplaadtijd, de batterijarchitectuur, de oplaadinfrastructuur voor de doelgroep, de beschikbare installatieruimte, het koelvermogen, de kosten en de betrouwbaarheid op de lange termijn. Een OBC van 6,6 kW kan geschikt zijn voor het ene platform, terwijl een 11 kW, 22 kW of geïntegreerd OBC/DC-DC-systeem geschikter kan zijn voor een ander platform.

In deze gids wordt uitgelegd hoe u de belangrijkste OBC-specificaties kunt definiëren vóór de selectie van leveranciers en de offerteaanvraag, zodat engineering- en inkoopteams een ingebouwde lader kunnen kiezen die bij de volledige voertuigarchitectuur past, in plaats van zich alleen op het vermogen te concentreren.

Belangrijkste afhaalrestaurants

• Selecteer het OBC-vermogen op basis van de batterijcapaciteit, de beoogde AC-oplaadtijd, de bedrijfscyclus van het voertuig en de beschikbare oplaadinfrastructuur.

• Bevestig de AC-ingangsspanning en faseconfiguratie samen met het vereiste DC-uitgangsspanningsbereik voordat u een OBC kiest.

• Evalueer thermisch beheer, efficiëntie, verpakking, IP-bescherming, communicatie, diagnostiek en veiligheidsvereisten op voertuigsysteemniveau.

• Overweeg of het voertuig geavanceerde oplaadfuncties nodig heeft of OBC-technologieën van gevestigde fabrikanten , inclusief geïntegreerde of bidirectionele architecturen.

• Voorzie de leverancier van een duidelijke technische specificatie of offerteaanvraag, zodat de OBC kan worden afgestemd op het voertuig in plaats van alleen te worden geselecteerd op basis van het nominale kW-vermogen.

Selectie van ingebouwde lader: vermogensniveaus en AC-ingang

Begrijp eerst de rol van de OBC

Voordat u het OBC-vermogen vergelijkt, is het belangrijk om onderscheid te maken tussen een ingebouwde lader en externe oplaadapparatuur. De OBC is een stroomconversie-eenheid die in de EV is geïnstalleerd, terwijl EVSE wisselstroom en laadcommunicatie van buiten het voertuig levert. U kunt het verschil in meer detail bekijken in deze handleiding EV-opladen aan boord versus extern.

Tijdens AC-laden kan het laadstation mogelijk meer stroom leveren dan het voertuig kan verwerken. In deze situatie blijft de OBC een van de belangrijkste limieten voor het AC-laadvermogen. Als u bijvoorbeeld een voertuig met een boordcomputer van de klasse 7 kW aansluit op een compatibel AC-laadpunt van 22 kW, laadt het voertuig niet op met 22 kW. Het voertuig laadt alleen op binnen de grenzen van de boordcomputer, de accu, de thermische omstandigheden, het laadprotocol en de besturingsstrategie.

Kies het vereiste OBC-vermogen

De gebruikelijke EV OBC-vermogensniveaus omvatten ongeveer 3,3 kW, 6,6 kW, 7 kW, 11 kW en 22 kW, waarbij oplossingen met een hoger vermogen beschikbaar zijn voor specifieke commerciële en gespecialiseerde voertuigtoepassingen. De juiste beoordeling hangt af van hoeveel energie er binnen de beschikbare oplaadperiode moet worden teruggestuurd naar de batterij.

Een hoger OBC-vermogen is niet automatisch beter. Het verhogen van het laadvermogen kan de kosten van componenten, de massa, het verpakkingsvolume, de vraag naar koeling, de elektromagnetische compatibiliteit en de systeemcomplexiteit beïnvloeden. De voorkeursoplossing is daarom het vermogensniveau dat voldoet aan de vereiste oplaadperiode van het voertuig zonder onnodige systeemoverhead te veroorzaken.

Schat de AC-oplaadtijd op basis van de batterijcapaciteit

Een bruikbare eerste-fase schatting is:

Geschatte AC-oplaadtijd = energie die de batterij nodig heeft ÷ effectief laadvermogen.

Als er bijvoorbeeld ongeveer 50 kWh aan een batterij moet worden geleverd, geeft een geïdealiseerde berekening ongeveer 7,6 uur bij 6,6 kW en 4,5 uur bij 11 kW. De werkelijke oplaadtijd zal langer of anders zijn omdat de efficiëntie van de OBC, de accutemperatuur, de laadstatus, de limieten voor het accubeheer, de hulpbelastingen, de leveringsomstandigheden en de laadcontrolestrategie allemaal van invloed zijn op het effectieve vermogen dat aan de accu wordt geleverd.

Stem de OBC af op de architectuur van de voertuigaccu

Definieer het vereiste DC-uitgangsspanningsbereik

De OBC-selectie kan niet alleen op basis van het laadvermogen worden gemaakt. De DC-uitgang van de lader moet overeenkomen met het bedrijfsspanningsvenster van de tractiebatterij. Voertuigprogramma's kunnen verschillende hoogspanningsarchitecturen gebruiken en de OBC moet tijdens het laadproces de vereiste minimale en maximale accuspanning ondersteunen.

Bij het opstellen van specificaties moeten technische teams de leverancier voorzien van de nominale batterijspanning en het volledige bedrijfsspanningsbereik. Hierdoor kan de OBC-fabrikant de topologie, halfgeleiderselectie, efficiëntie, isolatievereisten, thermisch gedrag en regelstrategie onder realistische omstandigheden evalueren.

Houd rekening met de batterijcapaciteit en de gebruikscyclus van het voertuig

De batterijcapaciteit bepaalt hoeveel energie moet worden bijgevuld, maar de werkcyclus bepaalt hoe snel die energie moet worden hersteld. Een EV voor passagiers die 's nachts geparkeerd staat, kan een langere AC-laadperiode tolereren, terwijl een bedrijfsvoertuig, shuttle, logistiek voertuig of industriële EV mogelijk een snellere doorlooptijd tussen operationele diensten nodig heeft.

Om deze reden kan een OBC met een vermogen van 11 kW of meer een zinvolle operationele waarde bieden voor sommige voertuigprogramma's, zelfs als een oplader met een lager vermogen de batterij technisch gezien zou kunnen opladen. Omgekeerd biedt het installeren van een OBC met een hoger vermogen weinig voordeel als de beoogde oplaadinfrastructuur niet de vereiste wisselstroom kan leveren.

Denk aan AC-ingang, faseconfiguratie en doelmarkt

De doelmarkt is een belangrijk onderdeel van het OBC-ontwerp omdat de beschikbare netspanningen, AC-fasen, connectoren, laadstandaarden en infrastructuur per regio verschillen. Een lader die voor de ene markt bedoeld is, mag niet automatisch als geschikt worden beschouwd voor een andere markt.

Eenfasig opladen is gebruikelijk in veel residentiële en lichte toepassingen, terwijl driefasig AC-laden algemeen beschikbaar is in verschillende Europese en commerciële oplaadomgevingen. Een OBC van 11 kW wordt gewoonlijk geconfigureerd voor driefasig gebruik waarbij driefasig opladen van de 400 V-klasse beschikbaar is, terwijl OBC's met een lager vermogen vaak worden ontworpen rond eenfasige ingang.

Bij de selectie van OEM's is de belangrijke vraag niet eenvoudigweg 'enkelfasig of driefasig?'. Het gaat erom of de ondersteunde ingangsspanning en het fasebereik van de OBC overeenkomen met de laadinfrastructuur van de beoogde markten van het voertuig.

Evalueer het thermisch beheer, de vermogensdichtheid en de verpakking

Kies een koelstrategie die bij het voertuig past

De warmte die wordt gegenereerd door stroomconversie moet worden beheerd binnen het thermische systeem van het voertuig. Afhankelijk van de vermogensdichtheid van de OBC, de bedrijfsomgeving, de installatieruimte, de werkcyclus en de voertuigarchitectuur, kunnen ontwerpen gebruik maken van vloeistofkoeling, luchtkoeling of een andere thermische oplossing.

In plaats van een koelmethode alleen op basis van het kW-vermogen te specificeren, moeten voertuigingenieurs rekening houden met de beschikbaarheid van koelvloeistof, de inlaattemperatuur, de stroomsnelheid, de omgevingstemperatuur, de montagepositie, de omringende warmtebronnen en de oplaadduur in het slechtste geval. Dit is vooral belangrijk voor bedrijfsvoertuigen en gespecialiseerde elektrische voertuigen die in veeleisende omgevingen worden gebruikt.

Geïntegreerde oplossingen kunnen ook het aantal afzonderlijke vermogenselektronicamodules in het voertuig verminderen. Landwereld biedt geïntegreerde laadsystemen die functies zoals OBC en DC/DC-conversie kunnen combineren voor geschikte voertuigarchitecturen.

Controleer grootte, gewicht en montagebeperkingen

De vermogensdichtheid is van belang omdat de ruimte voor de verpakking van voertuigen beperkt is. Definieer vóór de definitieve OBC-selectie de maximaal toegestane afmetingen, montagerichting, toegang tot de connector, doelgewicht, koelingsinterfaces en servicevereisten.

Een technisch geschikte OBC kan nog steeds ongeschikt zijn als hiervoor een uitgebreid herontwerp van het voertuigpakket nodig is. Door vroeg in de offerteaanvraag maatbeperkingen op te geven, kan de leverancier beoordelen of een standaardproduct kan worden gebruikt of dat maatwerk nodig is.

Controleer de efficiëntie, EMC en omgevingsvereisten

Evalueer de efficiëntie over het hele werkingsbereik

De OBC-efficiëntie heeft invloed op de laadverliezen, de warmteopwekking, de koelvereisten en de algehele energieprestaties van het voertuig. Een enkel getal voor piekefficiëntie beschrijft echter niet de prestaties over het volledige werkingsbereik.

Technische teams moeten daarom de efficiëntie beoordelen bij representatieve combinaties van AC-ingangsspanning, accuspanning, laadvermogen en temperatuur. Voor meer achtergrondinformatie, zie Landworld's uitleg van Efficiëntie van de ingebouwde lader.

Definieer vereisten voor milieubescherming

Het vereiste beschermingsniveau is afhankelijk van de plaats waar de boordcomputer in het voertuig is geïnstalleerd. Specificaties moeten mogelijk de weerstand tegen stof, water, trillingen, mechanische schokken, vochtigheid, blootstelling aan zout, thermische cycli en andere omgevingsomstandigheden in de auto definiëren.

In plaats van een behuizingsclassificatie toe te passen die bedoeld is voor externe oplaadapparatuur, moet de OBC worden geëvalueerd op basis van de feitelijke installatielocatie van het voertuig en de omgevingsvalidatie-eisen van het programma.

Denk aan EMC en elektrische beveiliging

Omdat de OBC een schakelconverter met hoog vermogen is die zowel op het elektriciteitsnet als op het hoogspanningssysteem van het voertuig is aangesloten, is elektromagnetische compatibiliteit een belangrijke ontwikkelingsoverweging. Het ontwerp heeft ook passende elektrische bescherming nodig voor abnormale ingangsomstandigheden, overspanning, overstroom, oververhitting, isolatiefouten en andere gedefinieerde foutgevallen.

De toepasselijke EMC-, elektrische veiligheid- en voertuighomologatievereisten moeten worden geïdentificeerd op basis van de doelmarkt en voertuigcategorie, in plaats van te vertrouwen op één universele certificeringslijst.

Communicatie, besturing en voertuigintegratie

CAN-, BMS- en VCU-communicatie

Een automotive OBC opereert niet zelfstandig. Het wisselt doorgaans laadopdrachten, statusinformatie, foutgegevens, spanning, stroom, temperatuur en diagnostische informatie uit met andere voertuigcontrollers.

Definieer vóór de leveranciersselectie de vereiste CAN-communicatiearchitectuur, berichtenset, baudsnelheid, wekgedrag, diagnostiek, foutafhandeling en interfaces met het GBS en de VCU. Waar nodig moeten software- en protocolaanpassingen tijdens de ontwikkelingsfase worden besproken.

Laadstandaarden en geavanceerde functies

De vereiste laadcommunicatie is afhankelijk van de voertuigmarkt, het connectorsysteem en de laadarchitectuur. Sommige platforms vereisen mogelijk alleen conventionele AC-laadfuncties, terwijl andere mogelijk meer geavanceerde slimme oplaad- of bidirectionele mogelijkheden nodig hebben.

Het is daarom nuttig om onderscheid te maken tussen de OBC zelf en het bredere EV-laadecosysteem. Dit overzicht van verschillende EV-laadtypen bieden aanvullende context over hoe AC- en DC-laadarchitecturen verschillen.

Bepaal of u een geïntegreerde of bidirectionele OBC nodig heeft

Geïntegreerde OBC- en DC/DC-systemen

Voor sommige EV-platforms kan de integratie van de OBC met een DC/DC-omzetter van hoogspanning naar laagspanning het aantal afzonderlijke modules verminderen, de verpakking vereenvoudigen en een meer gecentraliseerde thermische en elektrische integratie ondersteunen.

De integratie moet echter worden geëvalueerd op basis van de vereiste vermogensniveaus van het voertuig, de redundantiestrategie, het onderhoudsgemak, de verpakking, de thermische architectuur en de kosten. Landworld biedt ook begeleiding bij geïntegreerde producten zoals zijn 2-in-1 11 kW OBC en 3 kW DC/DC-systeem.

Vereisten voor bidirectioneel opladen

Als een voertuigprogramma bedoeld is om functies zoals V2L, V2H of V2G te ondersteunen, moet mogelijk in de architectuurfase rekening worden gehouden met bidirectionele stroomconversie. Een bidirectionele OBC kan stroomconversie aan de voertuigzijde bieden voor bepaalde bidirectionele laadarchitecturen, maar de OBC alleen vormt geen compleet V2H- of V2G-systeem.

Voertuigbedieningen, GBS-strategie, laadapparatuur, communicatieprotocollen, vereisten voor netinterconnectie, beveiligingsapparatuur en regionale regelgeving kunnen er allemaal bij betrokken zijn. Bidirectionele capaciteit moet daarom worden gespecificeerd als een volledige vereiste voor voertuigen en laadsystemen.

Evalueer de betrouwbaarheid, validatie en garantie

Automotive-validatie is belangrijk

Een productie-EV OBC werkt gedurende de gehele levenscyclus van het voertuig onder herhaalde elektrische, thermische en mechanische spanning. Leveranciersevaluatie moet daarom meer omvatten dan alleen nominale specificaties. Vraag hoe de OBC is gevalideerd voor temperatuurwisselingen, trillingen, vochtigheid, elektrische spanning, EMC, isolatie, beveiligingsfuncties en langdurige werking.

Bekijk ook de mogelijkheden van de leverancier op het gebied van kwaliteitsmanagement in de automobielsector, het traceerbaarheidsproces, de productietests, het wijzigingscontroleproces en de ondersteuning voor validatie op voertuigniveau.

Garantie en levenscyclusondersteuning

Voor OEM- en commerciële projecten moet de garantie-evaluatie zich richten op gedefinieerde bedrijfsomstandigheden, foutanalyse, claimafhandeling, technische respons, strategie voor reserveproducten, productielevenscyclus en technische ondersteuning, in plaats van simpelweg het aantal garantiejaren te vergelijken.

De leverancier moet ook technische vragen kunnen ondersteunen tijdens prototype-integratie, validatie, pilotproductie en massaproductie.

Landworld: OBC-oplossingen voor EV-fabrikanten en voertuigintegrators

Brede OBC-stroom- en integratieopties

Landworld Technology ontwikkelt vermogenselektronica-oplossingen voor elektrische voertuigen, waaronder stand-alone OBC's, DC/DC-converters en geïntegreerde laadsystemen. Zijn portfolio van ingebouwde laders omvat meerdere vermogensniveaus en voertuigtoepassingen.

Voor technische teams die beschikbare configuraties vergelijken, biedt Landworld ook een speciaal programma Productcategorie On-Board Charger met oplossingen voor verschillende voertuigstroomarchitecturen.

In plaats van alleen een OBC te selecteren op basis van het vermogen uit de catalogus, kunnen klanten samen met de leverancier de ingangsspanning, uitgangsspanning, communicatie, koeling, mechanische verpakking, milieuvereisten en voertuigtoepassing evalueren.

De juiste OBC is degene die past bij de batterij, voertuigarchitectuur, laadomgeving, thermisch systeem en productievereisten als één compleet systeem.

Ondersteuning bij engineering en maatwerk

Voertuigprogramma's vereisen vaak verschillen in connectoren, CAN-communicatie, firmwarelogica, mechanische interfaces, koeling, ingangs-/uitgangsspanningsbereik en beveiligingsstrategie. Een leverancier met eigen ontwikkelingsmogelijkheden kan effectiever reageren wanneer een standaardproduct moet worden aangepast aan een specifiek voertuigplatform.

Landworld ontwikkelt vermogenselektronica-technologieën voor EV-toepassingen en -aanbiedingen modulaire en geïntegreerde laadoplossingen voor verschillende systeemvereisten.

U kunt er meer over leren Landworld's bedrijf en productiemogelijkheden voordat u met een technische evaluatie begint.

Wat moet u opgeven bij het aanvragen van een OBC?

Dankzij een duidelijke initiële specificatie kan een OBC-leverancier sneller een geschikt product identificeren en worden onnodige technische iteraties verminderd. Een EV OBC-onderzoek moet minimaal de volgende informatie opleveren:

Zodra deze parameters duidelijk zijn, kunt u geschikt vergelijken Landworld EV-boordladers of neem contact op met het engineeringteam van Landworld om een ​​voertuigspecifieke OBC-vereiste te bespreken.

Conclusie

Voor het kiezen van een EV-boordlader is meer nodig dan het vergelijken van vermogens van 6,6 kW, 11 kW of 22 kW. De OBC moet worden geselecteerd als onderdeel van de volledige elektrische architectuur van het voertuig. Accuspanning en -capaciteit, AC-ingangsomstandigheden, beoogde oplaadtijd, bedrijfscyclus van het voertuig, koeling, verpakking, communicatie, veiligheid, milieubescherming en productievereisten hebben allemaal invloed op de uiteindelijke keuze.

Voor EV-OEM's en voertuigintegrators helpt het definiëren van deze parameters vóór de selectie van leveranciers overdimensionering, compatibiliteitsproblemen, thermische problemen, verpakkingsconflicten en onnodige ontwikkelingswijzigingen te voorkomen. Als je nog steeds mogelijke specificaties vergelijkt, die van Landworld Veelgestelde vragen over de ingebouwde lader bieden aanvullende technische informatie voor de evaluatie van het EV-laadsysteem.

Veelgestelde vragen

Kan een voertuig met een OBC van 7 kW een openbare AC-lader van 22 kW gebruiken?

Ja, op voorwaarde dat de oplaadconnector, communicatie, spanning en andere systeemvereisten compatibel zijn. Het voertuig laadt echter niet op 22 kW. Het werkelijke AC-laadvermogen wordt beperkt door het vermogen van ongeveer 7 kW van de OBC, samen met batterij-, thermische, voedings- en regellimieten. Een AC-laadpunt met een hogere classificatie kan de OBC van het voertuig niet dwingen meer stroom te accepteren dan waarvoor deze is ontworpen.

Heeft een OBC van 11 kW altijd een driefasige AC-ingang nodig?

Een OBC van 11 kW wordt doorgaans geconfigureerd voor driefasig wisselstroombedrijf op markten waar een driefasige laadinfrastructuur van ongeveer 400 V wordt gebruikt. De exacte invoerarchitectuur is echter afhankelijk van het OBC-ontwerp en de doelmarkt. Bevestig altijd de ondersteunde AC-spanning, frequentie, faseconfiguratie en stroomlimieten uit de technische specificatie van de leverancier.

Hoe kies ik tussen een OBC van 6,6 kW en 11 kW?

Vergelijk de batterijcapaciteit, de vereiste AC-oplaadtijd, de netwerkarchitectuur van de doelgroep, de bedrijfscyclus van het voertuig, het thermische systeem, de verpakkingsruimte en de systeemkosten. Een OBC van 6,6 kW kan voldoende zijn als er 's nachts kan worden opgeladen, terwijl een OBC van 11 kW de AC-laadtijd kan verkorten wanneer een compatibele driefasige infrastructuur beschikbaar is en een snellere doorlooptijd van het voertuig waardevol is.

Welke informatie heeft een OBC-leverancier nodig voordat hij een model adviseert?

Geef minimaal de nominale en bedrijfsspanning van de batterij, het vereiste laadvermogen, AC-ingangsvereisten, doelvoertuigtoepassing, koelomstandigheden, communicatie-interface, installatieruimte, omgevingsvereisten en verwacht projectvolume op. Door volledigere voertuiginformatie kan de leverancier een nauwkeuriger advies geven.

Moet ik kiezen voor een geïntegreerde OBC en DC/DC-unit?

Een geïntegreerd systeem kan nuttig zijn wanneer het voertuigprogramma zowel het opladen van de hoogspanningsaccu als de conversie van laagspanningsgelijkstroom nodig heeft en wanneer integratie de verpakking, bedrading, thermisch beheer of systeemkosten ten goede komt. Bij de uiteindelijke beslissing moet rekening worden gehouden met de bruikbaarheid, redundantie, stroomvereisten, thermische architectuur en ontwerpbeperkingen op voertuigniveau.

Is de OBC met het hoogste vermogen altijd de beste keuze?

Nee. Een OBC met een hoger vermogen kan de AC-laadtijd verkorten, maar kan ook de kosten, de vraag naar koeling, de verpakkingsvereisten en de systeemcomplexiteit verhogen. Als de beoogde oplaadinfrastructuur het extra wisselstroomvermogen niet kan leveren, biedt de hogere classificatie mogelijk weinig praktisch voordeel. De beste OBC is degene die geschikt is voor de daadwerkelijke laad- en gebruiksvereisten van het voertuig.