Tendències de les capacitats de càrrega dels vehicles elèctrics

El creixement del mercat de vehicles elèctrics pot semblar inevitable: l'enfocament en la reducció de les emissions de CO2, el clima polític actual, la inversió del govern i la indústria de l'automoció i la recerca contínua de la societat totalment elèctrica apunten a un benefici en els vehicles elèctrics. Fins ara, però, l'adopció generalitzada dels vehicles elèctrics per part dels consumidors s'ha vist obstaculitzada pels llargs temps de càrrega i la manca d'infraestructura de càrrega. Els avenços en la tecnologia de càrrega de vehicles elèctrics estan abordant aquests reptes, permetent una càrrega segura i ràpida a casa i a la carretera. Els components i la infraestructura de càrrega estan augmentant per satisfer les necessitats del mercat de vehicles elèctrics en ràpid creixement, obrint el camí per a un creixement exponencial del transport elèctric.

FORCES MOTORS DEL MERCAT DEL VE

La inversió en vehicles elèctrics ha estat creixent des de fa diversos anys, però l'augment de l'atenció i la demanda s'ha posat èmfasi en diversos sectors de la societat. L'atenció creixent a les solucions climàtiques ha posat de manifest la importància dels vehicles elèctrics: la capacitat de reduir les emissions de carboni dels motors de combustió interna i d'invertir en el transport d'energia neta s'ha convertit en un objectiu generalitzat tant per al govern com per a la indústria. Aquest enfocament en el creixement sostenible i la conservació dels recursos naturals també impulsa la tecnologia a tendir cap a una societat totalment elèctrica: un món amb energia il·limitada basada en recursos renovables sense emissions nocives.
Aquests impulsors ambientals i tecnològics es reflecteixen en les prioritats de la regulació i la inversió federals, especialment a la llum de la Llei d'Ocupació i Inversions en Infraestructures de 2021, que va destinar 7.500 milions de dòlars a la infraestructura de vehicles elèctrics a nivell federal, 2.500 milions de dòlars per a subvencions per a la recàrrega i el recàrrega de combustible per a vehicles elèctrics. i 5.000 milions de dòlars per al Programa Nacional de Recàrrega de Vehicles Elèctrics. L'administració Biden també persegueix l'objectiu de construir i instal·lar 500.000 estacions de recàrrega de corrent continu a tot el país.

Aquesta tendència també es pot observar a nivell estatal. Estats com Califòrnia, Massachusetts i Nova Jersey estan perseguint legislació per adoptar els vehicles totalment elèctrics. Els crèdits fiscals, el moviment Electrify America, els incentius i els mandats també influeixen en consumidors i fabricants per adoptar el moviment dels vehicles elèctrics.

Els fabricants d'automòbils també s'uneixen al moviment cap als vehicles elèctrics. Els principals fabricants d'automòbils heretats, com ara GM, Ford, Volkswagen, BMW i Audi, estan introduint constantment nous models EV. A finals de 2022, s'espera que hi hagi més de 80 models EV i híbrids endollables disponibles al mercat. També hi ha un nombre creixent de nous fabricants de vehicles elèctrics que s'incorporen al mercat, com ara Tesla, Lucid, Nikola i Rivian.

Les empreses de serveis públics també es preparen per a una societat totalment elèctrica. És important que els serveis públics es mantinguin al capdavant de la corba pel que fa a l'electrificació per satisfer la demanda creixent, i es necessitaran infraestructures fonamentals, incloses les microxarxes, al llarg de les interestatals per tal d'acomodar estacions de recàrrega elèctrica. La comunicació de vehicle a xarxa també està guanyant força a les autopistes.

OBSTACLES AL CREIXEMENT

Tot i que està guanyant impuls per a l'adopció generalitzada de vehicles elèctrics, s'espera que els reptes frenin el creixement. Tot i que els incentius animaran els consumidors o les flotes a canviar-se als vehicles elèctrics, poden tenir un problema: pot haver-hi un moviment perquè els vehicles elèctrics puguin comunicar-se amb la infraestructura per fer un seguiment del quilometratge, requerint innovacions tecnològiques i infraestructures de comunicacions exteriors.

Un dels majors obstacles per a l'adopció de vehicles elèctrics a nivell de consumidor és una infraestructura de càrrega fiable i eficient. Es calcula que l'any 2030 es necessitaran 9,6 milions de ports de càrrega per adaptar-se al creixement previst del mercat dels vehicles elèctrics. Gairebé el 80% d'aquests ports seran carregadors domèstics i al voltant del 20% seran carregadors públics o laborals. Actualment, els consumidors dubten a comprar un vehicle elèctric a causa de l'ansietat de l'autonomia: la preocupació que el seu cotxe no pugui fer un llarg viatge sense haver de recarregar-lo i que les estacions de recàrrega no estaran disponibles o eficients quan siguin necessàries.

En particular, els carregadors públics o compartits han de poder oferir capacitats de càrrega d'alta velocitat gairebé constants durant tot el dia. Un conductor que s'atura en una estació de càrrega al llarg d'una autopista probablement necessitarà una càrrega ràpida de gran potència: els sistemes de càrrega d'alta potència podran proporcionar als vehicles una bateria gairebé completament recarregada després d'uns minuts de càrrega.

Els carregadors d'alta velocitat requereixen consideracions de disseny específiques per funcionar de manera fiable. Les capacitats de refrigeració líquida són necessàries per mantenir els pins de càrrega a una temperatura òptima i allargar el temps que un vehicle es pot carregar amb corrents més altes. A les zones de càrrega denses en vehicles, mantenir els pins de contacte refrigerats crearà una càrrega d'alta potència fiable i eficient per satisfer el flux constant de demanda de càrrega dels consumidors.

CONSIDERACIONS DEL DISSENY DEL CARREGADOR D'ALTA POTÈNCIA

Els carregadors de vehicles elèctrics s'estan construint cada cop més centrant-se en l'optimització de la robustesa i les capacitats de càrrega d'alta potència per satisfer les necessitats dels conductors de vehicles elèctrics i superar l'ansietat del rang. Un carregador EV d'alta potència amb 500 amperes és possible amb el sistema de refrigeració líquida i monitorització: el suport de contacte del connector de càrrega presenta conductivitat tèrmica i també serveix com a dissipador de calor ja que el refrigerant dissipa la calor mitjançant conductes de refrigeració integrats. Aquests carregadors contenen una varietat de sensors, inclosos sensors de fuites de refrigerant i un control precís de la temperatura a cada contacte d'alimentació per garantir que els pins no superin els 90 graus centígrads. Si s'arriba a aquest llindar, el controlador de càrrega de l'estació de càrrega redueix la potència de sortida per mantenir una temperatura acceptable.

Els carregadors de vehicles elèctrics també han de ser capaços de suportar el desgast i el manteniment fàcilment. Les nanses de càrrega de vehicles elèctrics estan dissenyades per al desgast, la manipulació brusca amb el pas del temps que afecta la cara d'aparellament és inevitable. Cada cop més, els carregadors s'estan dissenyant amb components modulars, que permeten substituir fàcilment la cara d'acoblament.
La gestió de cables a les estacions de recàrrega també és una consideració important per a la longevitat i la fiabilitat. Els cables de càrrega d'alta potència contenen cables de coure, línies de refrigeració líquida i cables d'activitat, però encara han de suportar ser tirats o conduïts. Altres consideracions inclouen els pestells bloquejables, que permeten al conductor deixar (modularitat de la cara d'acoblament juntament amb una il·lustració del flux de refrigerant) el seu vehicle carregant-se en una estació pública sense preocupar-se que algú pugui desconnectar el cable.