Trender inom elbilsladdningskapacitet

Tillväxten av elfordonsmarknaden kan kännas oundviklig: fokus på att minska CO2-utsläppen, det nuvarande politiska klimatet, investeringar från regeringen och fordonsindustrin och den pågående jakten på det helt elektriska samhället pekar alla på en välsignelse för elfordon. Hittills har dock en utbredd användning av elfordon av konsumenter hämmats av långa laddningstider och brist på laddningsinfrastruktur. Framsteg inom laddningsteknik för elbilar tar itu med dessa utmaningar, vilket möjliggör säker och snabb laddning hemma och på vägen. Laddningskomponenter och infrastruktur ökar för att möta behoven på den snabbt växande elbilsmarknaden, vilket banar väg för en exponentiell tillväxt inom elektriska transporter.

DRIVKRAFTER BAKOM EV-MARKNADEN

Investeringarna i elfordon har ökat under flera år, men ökad uppmärksamhet och efterfrågan har betonats av flera samhällssektorer. Det växande fokuset på klimatlösningar har belyst vikten av elfordon – förmågan att både minska koldioxidutsläppen från förbränningsmotorer och investera i ren energitransport har blivit ett utbrett mål för såväl myndigheter som industri. Detta fokus på hållbar tillväxt och bevarande av naturresurser driver också tekniken mot ett helt elektriskt samhälle – en värld med obegränsad energi baserad på förnybara resurser utan skadliga utsläpp.
Dessa miljömässiga och tekniska drivkrafter återspeglas i prioriteringarna för federal reglering och investeringar, särskilt i ljuset av 2021 års lag om infrastrukturinvesteringar och jobb, som öronmärkte 7,5 miljarder dollar för elbilsinfrastruktur på federal nivå, 2,5 miljarder dollar för bidrag för laddning och tankning av elbilar, och 5 miljarder dollar till National Electric Vehicle Charging Program. Biden Administration strävar också efter ett mål att bygga och installera 500 000 DC-laddningsstationer över hela landet.

Denna trend kan också ses på statlig nivå. Stater inklusive Kalifornien, Massachusetts och New Jersey driver lagstiftning för att omfatta helelektriska fordon. Skattekrediter, Electrify America-rörelsen, incitament och mandat påverkar också konsumenter och tillverkare att anamma EV-rörelsen.

Biltillverkare ansluter sig till utvecklingen mot elfordon också. Ledande äldre biltillverkare inklusive GM, Ford, Volkswagen, BMW och Audi introducerar konsekvent nya EV-modeller. I slutet av 2022 förväntas det finnas mer än 80 EV-modeller och laddhybrider tillgängliga på marknaden. Det finns ett växande antal nya elbilstillverkare som också ansluter sig till marknaden, inklusive Tesla, Lucid, Nikola och Rivian.

Allmännyttiga företag förbereder sig också för ett helelektriskt samhälle. Det är viktigt att kraftbolagen ligger före kurvan när det gäller elektrifiering för att tillgodose den ökande efterfrågan, och kritisk infrastruktur inklusive mikronät kommer att behövas längs mellanstatliga för att kunna ta emot laddningsstationer. Kommunikation mellan fordon och nät får också fart längs motorvägarna.

VÄGSPELTER FÖR TILLVÄXT

Även om det tar fart för en utbredd användning av elbilar, förväntas utmaningar hindra tillväxten. Även om incitament kommer att uppmuntra konsumenter eller flottor att byta till elfordon, kan de komma med en hake – det kan finnas en rörelse för elbilar att kunna kommunicera med infrastruktur för att spåra körsträcka, vilket kräver tekniska innovationer och utomhuskommunikationsinfrastruktur.

Ett av de största hindren för att använda elbilar på konsumentnivå är pålitlig och effektiv laddningsinfrastruktur. Uppskattningsvis 9,6 miljoner laddportar kommer att behövas år 2030 för att klara den förväntade tillväxten på elbilsmarknaden. Nästan 80 % av dessa portar kommer att vara hemladdare, och cirka 20 % kommer att vara offentliga laddare eller arbetsplatsladdare. För närvarande tvekar konsumenter att köpa ett elfordon på grund av räckviddsångest – oron för att deras bil inte kommer att kunna göra en lång resa utan att behöva laddas, och att laddstationer inte kommer att vara tillgängliga eller effektiva när det behövs.

Särskilt offentliga eller delade laddare måste kunna ge nästan konstant höghastighetsladdning dygnet runt. En förare som stannar vid en laddstation längs en motorväg behöver sannolikt en snabb kraftfull laddning – högeffektsladdningssystem kommer att kunna ge fordon ett nästan fulladdat batteri efter bara några minuters laddning.

Höghastighetsladdare kräver specifika designöverväganden för att fungera tillförlitligt. Vätskekylningskapacitet är nödvändig för att hålla laddningsstiften vid en optimal temperatur och förlänga tiden som ett fordon kan laddas med högre strömmar. I fordonstäta laddningsområden kommer att hålla kontaktstiften kylda att skapa effektiv och konsekvent tillförlitlig högeffektsladdning för att möta det konstanta flödet av konsumenternas laddningsbehov.

HÖGEFFEKT LADDARE DESIGNÖVERVÄGANDEN

EV-laddare byggs alltmer med fokus på att optimera robusthet och kraftfulla laddningsmöjligheter för att möta behoven hos elbilsförare och övervinna räckviddsångest. En kraftfull elbilsladdare med 500 ampere är möjlig med vätskekylnings- och övervakningssystemet – kontaktbäraren i laddningskontakten har värmeledningsförmåga och fungerar även som kylfläns då kylvätskan leder bort värmen via integrerade kylkanaler. Dessa laddare innehåller en mängd olika sensorer, inklusive kylvätskeläckagesensorer och exakt temperaturövervakning vid varje strömkontakt för att säkerställa att stiften inte överstiger 90 grader Celsius. Om den tröskeln nås, minskar laddningsregulatorn i laddstationen uteffekten för att bibehålla en acceptabel temperatur.

EV-laddare måste också kunna tåla slitage och lätt genomgå underhåll. Laddningshandtag för elbilar är designade för slitage, grov hantering över tid som påverkar det parande ansiktet är oundvikligt. Laddare designas i allt högre grad med modulära komponenter, vilket gör det enkelt att byta ut den passande ytan.
Kabelhantering i laddstationer är också en viktig faktor för livslängd och tillförlitlighet. Kraftfulla laddningskablar innehåller koppartrådar, vätskekylledningar och aktivitetskablar men måste fortfarande tåla att dras på eller köras över. Andra överväganden inkluderar låsbara spärrar, som gör det möjligt för en förare att lämna (Modularitet av den matchande ytan tillsammans med en illustration av kylvätskeflödet) sitt fordon laddar vid en offentlig station utan att oroa sig för att någon kan koppla ur kabeln.