Hoe beïnvloedt OBC Power de oplaadtijd?

Het OBC-vermogen is een van de belangrijkste factoren die bepaalt hoe snel een elektrisch voertuig kan opladen via een wisselstroombron. De ingebouwde lader (OBC) zet de door de EVSE geleverde wisselstroom om in gecontroleerde gelijkstroom voor de hoogspanningsaccu. De OBC-classificatie alleen bepaalt echter niet de werkelijke laadsnelheid. Beschikbaar wisselstroomvermogen, accuspanning, accubeheerlimieten, temperatuur, laadstatus, hulpbelastingen en conversie-efficiëntie kunnen allemaal het effectieve laadvermogen verminderen.

Voor EV-fabrikanten en voertuigintegratoren is de praktische vraag daarom niet alleen of een OBC met een hoger vermogen sneller oplaadt. De betere vraag is of het voertuig, de batterij, de laadinfrastructuur en het thermische systeem effectief gebruik kunnen maken van die extra OBC-stroom.

Een bruikbare eerste-fase schatting is:

Geschatte oplaadtijd = Energie die de batterij nodig heeft ÷ Effectief laadvermogen

Als een batterij van 80 kWh bijvoorbeeld 40 kWh energie moet terugwinnen, zou de ideale oplaadtijd ongeveer 6,1 uur zijn bij 6,6 kW, 3,6 uur bij 11 kW en 1,8 uur bij 22 kW. De werkelijke oplaadtijd zal normaal gesproken langer zijn, omdat het systeem niet onder alle omstandigheden op het ideale nominale vermogen werkt.

Belangrijkste afhaalrestaurants

• De De ingebouwde lader zet externe wisselstroom om in gelijkstroom die geschikt is voor het opladen van de accu van het voertuig.

• Het nominale OBC-vermogen stelt een bovengrens aan het vermogen van het voertuig om wisselstroom om te zetten, maar het werkelijke laadvermogen kan lager zijn.

• De oplaadtijd is afhankelijk van de hoeveelheid batterij-energie die moet worden teruggewonnen en de laagste effectieve vermogenslimiet in de laadketen.

• Een hoger OBC-vermogen is alleen nuttig als de AC-voeding, EVSE, kabel, accu, koelsysteem en voertuigbediening dit kunnen ondersteunen.

• Efficiëntie heeft invloed op het energieverlies en de thermische belasting, maar de OBC-prestaties moeten worden geëvalueerd over het daadwerkelijke werkingsbereik in plaats van te vertrouwen op één algemene efficiëntiewaarde.

OBC-vermogen en AC-oplaadsnelheid

Wat is een ingebouwde oplader?

De meeste elektrische voertuigen die conductief AC-laden ondersteunen, gebruiken een ingebouwde lader als AC/DC-stroomconversie aan de voertuigzijde. De OBC ontvangt wisselstroominvoer van compatibele laadapparatuur en zet deze om in een gereguleerde gelijkstroomuitvoer die kan worden geregeld op basis van de laadvereisten van de hoogspanningsaccu.

De OBC werkt normaal gesproken samen met het batterijbeheersysteem (BMS), de voertuigregeleenheid (VCU), de laadinterface en het thermische beheersysteem. De batterij accepteert niet zomaar het vermogen dat de OBC kan produceren. De laadspanning en -stroom worden afgestemd op de laadtoestand van de accu, de temperatuur, de beveiligingslimieten en de laadstrategie van het voertuig.

Bij conventioneel AC-laden gaat de stroom door de OBC voordat deze de hoogspanningsaccu bereikt. Bij extern DC-snelladen voert de externe DC-lader de belangrijkste AC/DC-conversie uit, zodat het DC-laden met hoog vermogen niet via het normale AC-stroomconversiepad van de OBC verloopt.

Sommige OBC-architecturen ondersteunen ook bidirectionele stroomconversie. Afhankelijk van het bredere voertuig en de laadarchitectuur kan dit toepassingen ondersteunen zoals V2L of andere bidirectionele energiefuncties. Bidirectionele OBC-hardware alleen levert echter niet automatisch een compleet V2G- of V2H-systeem op; voertuigcontrole, EVSE-compatibiliteit, communicatie, bescherming en toepasselijke netwerkvereisten moeten ook in overweging worden genomen.

Waarom OBC-vermogenswaarde belangrijk is

Het OBC-vermogen vertegenwoordigt de ontworpen AC-naar-DC-conversiecapaciteit van de lader onder gespecificeerde bedrijfsomstandigheden. Als een voertuig een boordcomputer van 11 kW heeft, zorgt het aansluiten op een AC-laadpunt van 22 kW er niet automatisch voor dat het voertuig op 22 kW wordt opgeladen. Het voertuig blijft beperkt door zijn OBC-capaciteiten en andere omstandigheden aan de voertuigzijde.

Omgekeerd garandeert het installeren van een OBC met een hoger vermogen geen sneller opladen wanneer de beschikbare AC-bron niet het vereiste vermogen kan leveren. Een OBC van 22 kW aangesloten op een AC-bron die slechts 7 kW kan leveren, zal worden beperkt tot ongeveer dat beschikbare ingangsniveau voordat andere verliezen en voertuigbeperkingen in overweging worden genomen.

Het werkelijke AC-laadvermogen wordt bepaald door de meest beperkende effectieve limiet in de oplaadketen, en niet alleen door de classificatie op het OBC-typeplaatje.

Hoe u de AC-oplaadtijd kunt berekenen

Begin met de energie die de batterij nodig heeft

Alleen de batterijcapaciteit zegt niet hoe lang een oplaadsessie duurt. Bereken eerst hoeveel energie er moet worden hersteld tussen de start- en doellaadtoestand.

Een vereenvoudigde berekening is:

Benodigde energie (kWh) = bruikbare batterijcapaciteit x SOC-toename

Een bruikbare batterij van 80 kWh die van 30% naar 80% wordt opgeladen, heeft bijvoorbeeld ongeveer 40 kWh extra opgeslagen energie nodig.

Gebruik effectief laadvermogen, niet alleen het nominale vermogen

Voor een eerste schatting:

Oplaadtijd (u) ≈ Benodigde energie (kWh) ÷ Effectief oplaadvermogen van de batterij (kW)

Als de conversie-efficiëntie moet worden beschouwd op basis van AC-ingangsvermogen, is een vereenvoudigde benadering:

Vermogen aan batterijzijde ≈ AC-ingangsvermogen × OBC-efficiëntie

Dit blijft echter slechts een schatting. De werkelijke OBC-efficiëntie verandert met ingangsspanning, batterijspanning, uitgangsbelasting, temperatuur, halfgeleidertopologie en besturingsomstandigheden. Bovendien kan het BMS minder vermogen leveren dan de OBC theoretisch zou kunnen leveren.

*Illustratie van de ideale berekening op basis van energie ÷ nominaal vermogen. De werkelijke oplaadtijd zal langer of anders zijn, afhankelijk van de efficiëntie, het beschikbare wisselstroomvermogen, de batterijlimieten, de temperatuur, de SOC en de voertuigcontrolestrategie.

Wat beperkt het werkelijke AC-laadvermogen?

Vanuit het perspectief van voertuigontwikkeling moet laadvermogen worden behandeld als een complete systeemketen in plaats van als een geïsoleerde OBC-specificatie.

Wanneer de EVSE- of AC-voeding het knelpunt is

Overweeg een EV-platform uitgerust met een OBC van 11 kW. Als de beschikbare EVSE ongeveer 7 kW levert, kan het voertuig niet het volledige vermogen van 11 kW van de OBC gebruiken. In die bedrijfstoestand wordt de stroomopwaartse AC-voeding de primaire vermogenslimiet.

Gedeelde laadinfrastructuur kan een soortgelijk effect creëren. Vlootdepots of commerciële faciliteiten kunnen de beschikbare stroom dynamisch verdelen over meerdere verbonden voertuigen. Zelfs als elk voertuig een OBC van 11 kW of 22 kW heeft, kan elk voertuig minder vermogen ontvangen als het laadbeheer op locatieniveau actief is.

Dit is de reden waarom EV-fabrikanten de oplaadinfrastructuur voor de doelmarkt moeten evalueren bij het specificeren van OBC-vermogen. Een hogere beoordeling creëert alleen waarde als de beoogde gebruiksomgeving regelmatig voldoende wisselstroom kan leveren om deze te gebruiken.

Wanneer de OBC het knelpunt is

Als een AC-laadpunt 22 kW kan leveren, maar het voertuig een OBC van 6,6 kW gebruikt, kan het voertuig geen AC-vermogen van 22 kW omzetten. In dit geval is de OBC de primaire limiet.

Hetzelfde principe is van toepassing op andere OBC-vermogens: wanneer het beschikbare wisselstroomvermogen het nominale laadvermogen van de OBC overschrijdt, wordt de OBC de beperkende factor in de laadketen.

Wanneer de batterij of het GBS het knelpunt is

Het BMS regelt de toegestane laadspanning en -stroom van de batterij op basis van de batterijstatus, chemie, temperatuur, celbalans en beschermingsvereisten. Zelfs als zowel de EVSE als de OBC een hoger vermogensniveau kunnen ondersteunen, kan het BMS daarom een ​​lagere laadstroom vragen.

Dit effect kan beter zichtbaar worden bij een hoge lading of onder ongunstige thermische omstandigheden. Het laadgedrag moet daarom gebaseerd zijn op de feitelijke accucontrolestrategie, in plaats van uit te gaan van een constant nominaal OBC-vermogen van het begin tot het einde van elke laadsessie.

Vergelijking van gemeenschappelijke OBC-vermogenswaarden

Het OBC-vermogen mag niet worden toegewezen aan voertuigklassen via strenge regels zoals '6,6 kW voor gezinsauto's' of '22 kW voor luxe voertuigen.' Voertuigarchitectuur en bedrijfscyclus zijn belangrijker dan het prijssegment.

Het huidige OBC-portfolio van Landworld omvat bijvoorbeeld meerdere vermogensniveaus voor passagiers-, commerciële, offroad-, vorkheftruck-, maritieme en gespecialiseerde EV-programma's. Verschillende projecten kunnen daarom om heel verschillende redenen vergelijkbare OBC-ratings gebruiken.

Eenfasige en driefasige AC-ingang

Faseconfiguratie beïnvloedt de hoeveelheid wisselstroom die praktisch kan worden geleverd onder een gegeven netwerkarchitectuur, maar driefasig opladen mag niet in elke situatie als inherent 'efficiënter' worden omschreven.

Zo wordt doorgaans ongeveer 11 kW AC-laden bereikt met behulp van een driefasige infrastructuur van de 400 V-klasse, met een stroomverbruik van ongeveer 16 A per fase. Ongeveer 22 kW wordt gewoonlijk geassocieerd met ongeveer 32 A per fase onder vergelijkbare driefasige infrastructuur. De daadwerkelijke eisen zijn afhankelijk van de OBC en marktspecificatie.

Enkelfasige OBC-oplossingen blijven geschikt voor veel voertuigtoepassingen, vooral daar waar de infrastructuur, de taakcyclus, de kosten of de verpakking van de doelmarkt een driefasige architectuur niet rechtvaardigen.

Voor meer details over de 11 kW AC-laadprestaties, zie de Landworld-gids voor 11 kW OBC-laadsnelheid.

Hoe OBC-efficiëntie de oplaadtijd beïnvloedt

De OBC-efficiëntie bepaalt hoeveel van het AC-ingangsvermogen wordt omgezet in bruikbaar gelijkstroomvermogen aan de batterijzijde en hoeveel verloren gaat, voornamelijk als warmte.

Het is echter misleidend om vaste efficiëntiebanden uitsluitend toe te wijzen op basis van het OBC-vermogen, bijvoorbeeld door aan te nemen dat alle 6,6 kW-producten één efficiëntiebereik hebben, terwijl elk 22 kW-product automatisch efficiënter is.

Het werkelijke rendement is afhankelijk van:

• AC-ingangsspanning en fase

• Uitgangsspanning van de batterij

• Uitgangsvermogen/laadpunt

• Topologie voor stroomconversie

• Halfgeleidertechnologie

• Switchstrategie

• Temperatuur- en koelomstandigheden

Een hoger rendement vermindert het conversieverlies en verkleint daardoor het verschil tussen het AC-ingangsvermogen en het laadvermogen aan de batterijzijde. Het verlaagt ook de thermische belasting, waardoor de OBC het nominale vermogen kan behouden onder veeleisende bedrijfsomstandigheden.

Voor een technische evaluatie dient u de efficiëntiekaart voor representatieve bedrijfspunten te bekijken in plaats van alleen de piekefficiëntie te vergelijken. Zie de uitleg van Landworld hoe efficiënt een ingebouwde lader kan zijn voor meer achtergrondinformatie.

Batterijtemperatuur en thermische reductie

De batterijtemperatuur kan het gevraagde laadvermogen verminderen

De accutemperatuur heeft invloed op de hoeveelheid laadstroom die het BMS toestaat. Onder koude omstandigheden kan het voertuig de laadstroom van de accu verminderen of een deel van de binnenkomende energie verbruiken voor accuverwarming. Bij verhoogde temperaturen kan de laadstroom ook worden verlaagd om de accucellen te beschermen.

Om deze reden is het beter om te voorkomen dat er één universele ‘beste oplaadtemperatuur voor de batterij’ of één vaste thermische limiet wordt toegepast op elk EV-platform. De batterijchemie, het pakketontwerp, de vereisten van de celleverancier, het koelsysteem en de regelstrategie bepalen het aanvaardbare temperatuurvenster.

OBC thermische reductie is ook van belang

De OBC zelf genereert ook warmte tijdens de stroomomzetting. Als de temperatuur van de koelvloeistof, de temperatuur van de componenten of de omgevingsomstandigheden het werkingsbereik van de lader op vol vermogen overschrijden, kan het systeem het uitgangsvermogen verlagen om de vermogenselektronica te beschermen.

Voertuigfabrikanten moeten daarom het volgende evalueren:

• Continu nominaal vermogen

• Omgevingsbereik

• Grenzen van de koelvloeistofinlaattemperatuur

• Vereiste koelvloeistofstroom, indien van toepassing

• Thermische deratingcurve

• Bescherming en herstartgedrag

Deze parameters zijn vooral van belang voor commerciële en offroad-EV’s die kunnen worden opgeladen nadat ze onder hoge belasting of hoge temperaturen hebben gereden.

OBC-vermogen selecteren voor een voertuigprogramma

Er moet voor een hogere OBC-waarde worden gekozen omdat dit waarde creëert voor het beoogde voertuigprogramma – en niet simpelweg omdat een groter kW-getal geavanceerder lijkt.

Landworld OBC-stroomopties voor verschillende EV-programma's

Meerdere vermogensklassen en koelopties

Landworld ontwikkelt laadoplossingen aan boord voor personenauto's, bedrijfsvoertuigen, offroad-EV's, vorkheftrucks, elektrische scheepsvoertuigen en andere gespecialiseerde elektrische platforms. Het is actueel Het assortiment ingebouwde laders omvat meerdere vermogensklassen, van OBC's met een lager vermogen tot 11 kW, 13 kW, 20 kW, 22 kW en oplossingen met een hoger vermogen.

Verschillende producten gebruiken ook verschillende koelbenaderingen. Bepaalde Landworld OBC's met een lager vermogen maken bijvoorbeeld gebruik van ventilatorkoeling, terwijl configuraties met een hoger vermogen en een hoge vermogensdichtheid beschikbaar zijn met vloeistofkoeling. Hierdoor kan de OBC beter worden afgestemd op de thermische architectuur van het voertuig, in plaats van één koelmethode toe te passen op elk vermogensniveau.

Landworld biedt ook bidirectionele en geïntegreerde OBC/DC-DC-configuraties voor projecten die meer vereisen dan zelfstandig AC-laden.

Voertuigspecifieke OBC-selectie

Bij het selecteren van een OBC raadt Landworld aan om het accuspanningsbereik, de vereiste laadstroom, de AC-ingangsconfiguratie, de koelomstandigheden, de communicatie-interface, de pakketruimte, de beoogde voertuigtoepassing en de verwachte gebruiksomgeving samen te evalueren.

Voor projecten voor personenauto's kunt u beoordelen Landworld's oplossingen voor elektrische personenauto's . Andere voertuigplatforms vereisen mogelijk verschillende combinaties van OBC-vermogen, spanning, koeling en mechanische verpakking.

Landworld ondersteunt maatwerk op gebieden zoals stroom, spanning en vormfactor voor verschillende EV-programma's. Meer informatie over Landwereld of Neem contact op met het team met uw voertuigspecificaties.

Conclusie

Het OBC-vermogen heeft een directe invloed op de potentiële AC-laadtijd, maar de relatie is niet eenvoudigweg 'meer kW is gelijk aan sneller opladen.' De werkelijke laadsnelheid wordt beperkt door het volledige systeem: AC-voeding, EVSE, kabel en connector, OBC, batterij/BMS, thermische omstandigheden en voertuigbesturingsstrategie.

Voor EV-fabrikanten moet daarom een ​​OBC met een vermogen van 6,6 kW, 11 kW, 22 kW of hoger worden geselecteerd op basis van de vereiste energieterugwinning, het beschikbare laadvenster, de doelmarktinfrastructuur, de batterijarchitectuur, het koelsysteem, de verpakking en de kosten.

Als u AC-laadvereisten voor een nieuw EV-platform definieert, onderzoek dan die van Landworld portefeuille met ingebouwde laders , bekijk die van het bedrijf Mogelijkheden voor EV-vermogenselektronica , of Neem contact op met Landworld met uw beoogde OBC-vermogen, accuspanning, AC-ingang, koeling, communicatie en voertuigtoepassingsvereisten.

Veelgestelde vragen

Hoe schat ik de AC-oplaadtijd op basis van OBC-stroom?

Bepaal eerst hoeveel batterij-energie moet worden teruggewonnen. Deel die energie door het effectieve laadvermogen aan de batterijzijde. Het terugwinnen van 40 kWh bij een ideale 11 kW zou bijvoorbeeld ongeveer 3,6 uur duren. De werkelijke oplaadtijd zal normaal gesproken langer zijn vanwege conversieverliezen, batterijlimieten, thermische omstandigheden en variaties in het beschikbare wisselstroomvermogen.

Betekent een hogere OBC-rating altijd sneller opladen?

Nee. Een hogere OBC-classificatie verkort de oplaadtijd alleen als de rest van het laadsysteem dat vermogen kan ondersteunen. Een EV uitgerust met een OBC van 22 kW kan nog steeds met ongeveer 7 kW opladen als de aangesloten wisselstroombron slechts 7 kW kan leveren. Op dezelfde manier kan het GBS of het thermische systeem minder dan het nominale vermogen van de OBC vragen.

Kan een OBC van 11 kW een AC-laadstation van 22 kW gebruiken?

Ja, als de laadinterface, spanning, communicatie en faseconfiguratie compatibel zijn. Het voertuig zal normaal gesproken echter beperkt blijven tot ongeveer het vermogen van zijn 11 kW OBC in plaats van op te laden met het volledige vermogen van 22 kW van het station.

Is driefasig laden altijd efficiënter dan enkelfasig laden?

Nee. Driefasige infrastructuur kan onder veel netwerkarchitecturen een hoger wisselstroomvermogen ondersteunen, maar de conversie-efficiëntie hangt af van het specifieke OBC-ontwerp en werkingspunt. Het aantal fasen alleen bewijst niet dat de ene OBC efficiënter zal zijn dan de andere.

Welke invloed heeft de OBC-efficiëntie op de oplaadtijd?

Een hoger rendement betekent dat een groter deel van het beschikbare wisselstroomingangsvermogen de accu bereikt in de vorm van nuttig gelijkstroomvermogen en dat er minder verloren gaat als warmte. Het effect op de totale laadtijd is afhankelijk van het efficiëntieverschil en de bedrijfsomstandigheden. Vergelijk de efficiëntie over realistische ingangsspanning, accuspanning, belasting en temperatuurpunten in plaats van alleen op piekefficiëntie te vertrouwen.

Kan de boordcomputer van een bestaand voertuig eenvoudig worden geüpgraded om de oplaadtijd te verkorten?

Meestal niet als een simpele componentwissel. De OBC is geïntegreerd met de accuspanning, het koelsysteem, de elektrische architectuur, communicatie, mechanische verpakking, software, veiligheidsstrategie en homologatie van het voertuig. Het vergroten van het OBC-vermogen vereist normaal gesproken engineering en validatie op voertuigniveau in plaats van het vervangen van de ene lader door een andere.

Hoe moet een EV-fabrikant kiezen tussen 6,6 kW, 11 kW en 22 kW?

Vergelijk de batterij-energie die normaal gesproken moet worden teruggewonnen, het vereiste oplaadvenster, de AC-infrastructuur in de doelmarkten, de batterijspanning, de faseconfiguratie, de thermische architectuur, de verpakking, de kosten en de gebruikscyclus van het voertuig. Het juiste OBC-vermogen is het vermogen dat voldoet aan de oplaaddoelstellingen van het voertuigprogramma en tegelijkertijd past bij de beschikbare AC-infrastructuur, batterijlimieten, thermische architectuur, verpakking en systeemmarge.