Moduli di potenza nei caricabatterie DC: perché sono modulari

Due caricabatterie DC hanno la stessa classificazione sull'etichetta e si comportano diversamente sul posto. Si offre in modo fluido su tutta la gamma richiesta da un veicolo. L'altro salta tra blocchi grandi, lascia la capacità al minimo e serve la seconda carrozza peggiore della prima. La differenza di solito non è la potenza totale, ma come quella potenza viene costruita e suddivisa.

L'unità di costruzione è il modulo di alimentazione. Capire cosa fa, dove è efficiente e quanti di essi si trovano dietro ogni connettore spiega la maggior parte del comportamento che un datasheet riassume in un unico numero.

Cosa fa un modulo di potenza

Un modulo è un convertitore autonomo. Prende corrente alternata trifase dalla distribuzione dell'armadietto, corregge la corrente di ingresso in modo che l'alimentazione riceva un carico pulito, si raddrizza su un bus DC e poi converte quella barra nella tensione e corrente richieste dal veicolo. Ha un proprio circuito di controllo, un percorso di raffreddamento e una protezione propria.

I moduli sono cablati in parallelo sul lato DC. Le loro uscite si combinano, quindi la classificazione di un cabinet è approssimativamente il numero di moduli moltiplicato per la potenza di uno. Quell'aritmetica è semplice, ed è anche lì che si fermano la maggior parte dei confronti sugli approvvigionamenti, il che è un errore: è l'organizzazione parallela che crea sia la flessibilità che i vincoli che ne seguono.

Costruire un caricabatterie con unità ripetute identiche porta tre vantaggi pratici. Lo sforzo di progettazione viene ripetuto piuttosto che reinventato, quindi lo sforzo di qualificazione viene condiviso tra le configurazioni. La resa di produzione migliora perché viene sostituito un modulo difettoso invece di rilavorare un intero armadietto. E la manutenzione diventa uno scambio piuttosto che una riparazione, che è la differenza tra un cantiere che torna in servizio lo stesso giorno e aspetta un tecnico con un saldatore.

La curva di efficienza non è piatta

Un convertitore ha due tipi di perdita. Alcune sono proporzionali alla potenza trattata: perdite di conduzione nei semiconduttori e nel rame. Altri sono approssimativamente riparati quando l'unità è in funzione: perdite di commutazione, elettronica di controllo, ventole e alimentatori ausiliari. A carico leggero domina la parte fissa, quindi l'efficienza è scarsa. Con l'aumento del carico, la parte fissa viene distribuita su una maggiore produzione e l'efficienza aumenta. Quasi al pieno carico, le perdite di conduzione iniziano a dominare e la curva si appiattisce o si abbassa.

La conseguenza è che il miglior punto operativo si colloca da qualche parte a metà intervallo, non in cima. Un caricatore indicato al suo valore di massima efficienza viene citato in un punto di carico che una sessione reale può attraversare brevemente o non passare affatto.

La costruzione modulare offre un modo per gestire questo. Invece di far girare tutti i moduli a carico leggero durante una sessione lenta, il controller può farne girare meno più vicino alla loro banda efficiente e lasciare il resto inattivo. Questa è una delle ragioni per cui un mobile modulare può battere un singolo grande convertitore in termini di consumo energetico reale, nonostante abbia più componenti in totale.

Significa anche che il valore di efficienza dipende da come viene distribuito l'armadietto, non solo dall'hardware. Due unità con moduli identici e logiche di dispatch diverse mostrano consumi differenti in un mese di sessioni miste.

Perché il conteggio dei moduli stabilisce il minimo passo di potenza

I moduli possono essere cambiati, ma sono indivisibili. Se ogni modulo contribuisce con una quantità fissa, allora l'output può assumere solo valori multipli di quella quantità, più la capacità parziale che il modulo stesso offre a basso output.

Questo è il passo di potenza più piccolo, ed è una specifica a sé stante. Un armadio con quattro grandi moduli non può servire un veicolo che richiede poco più di un modulo senza inserire un intero secondo modulo e poi limitarlo. La capacità extra esiste ma non può essere venduta a nessun altro in quel momento.

Quando il gradino è piccolo, la capacità è allocata in modo preciso e meno è infilato. Quando il gradino è grande, l'armadio si comporta bene a piena potenza e male al centro. Un'unità da 120 o 180 kW che commuta in passi di 30 kW, o un hub che alloca in passi di 40 kW, descrive esattamente questa proprietà — non la potenza nominale totale, ma la risoluzione a cui il totale può essere diviso.

Centralizzazione vs Fisso per Connettore

In una disposizione fissa ogni connettore possiede un insieme di moduli. Un'auto su un connettore ha un soffitto rigido e non può prendere in prestito da una cabina vuota. Questo è facile da ragionare e semplice da certificare, e spreca capacità ogni volta che la domanda è diseguale.

In una disposizione centrale tutti i moduli si trovano dietro un bus comune e il controller assegna alimentazione ai connettori secondo necessità delle sessioni. Un solo veicolo può disegnare quasi tutto l'armadio; Due veicoli lo dividono secondo una polizza. L'host charging hub host è costruito in questo modo, con il cabinet host che contiene la conversione e i terminali che ne prelevano la consapevolezza.

La politica conta più della topologia. Una divisione equa dà a entrambe le auto metà e può lasciare una vettura quasi piena di potenza che non può più accettare. Una polizza di follow-up dà a ogni auto ciò che richiede fino a quando il pool non esaurisce la riserva, poi assegna il resto. La prima è più facile da spiegare al conducente; Il secondo fornisce più energia all'ora dallo stesso hardware.

Cosa Compra Davvero N+1 la Ridondanza

Il termine viene spesso letto come il fatto che il cabinet può perdere un modulo e comunque fornire la potenza nominale. Questa interpretazione è sbagliata. La ridondanza significa che l'armadio può perdere un modulo e continuare a funzionare, con una potenza ridotta, invece di spegnersi.

Quello che acquista è la disponibilità, non la capacità. Un sito con N+1 moduli rimane aperto anche dopo un guasto di un singolo modulo; un sito senza di esso perde l'armadio finché non arriva un sostituto. Per una posizione autostradale dove una bancarella chiusa è un titolo di notizia, questo commercio vale la pena di essere pagato. Per un deposito dove le sessioni possono essere riprogrammate durante la notte, spesso non è così.

Il valore dipende anche da un secondo fattore: se il modulo può essere sostituito dal vivo. La capacità hot-swap trasforma un guasto in un compito di manutenzione senza interruzione del servizio. Un modulo che richiede lo spegnimento del cabinet trasforma la ridondanza in un'interruzione programmata, il che è un beneficio molto minore di quanto suggerisca l'etichetta.

confrontando due unità della stessa potenza nominale

Sei domande separano due armadietti che condividono un numero di titolo.

Quanti moduli e a quale valutazione ciascuno? Qual è il minimo passo di potenza che il controller può allocare? Il pool è condiviso tra i connettori o fisso per connettore, e quale politica regola la divisione? La cifra di efficienza viene dalla parte centrale della fascia di carico o dall'alto? Un modulo è sostituibile senza togliere il cabinet dal servizio? E quando un modulo è fuori, quale output rimane?

Queste risposte prevedono il comportamento in loco molto meglio della potenza nominale, che è solo un limite superiore. Le unità 120 e 180 kW pubblicano la configurazione del modulo e la fase di commutazione per esattamente questo confronto, e gli stessi dati meritano di essere richiesti a qualsiasi fornitore valutato insieme a esse.

Ecco perché la stessa figura di prima linea può comportarsi in modo così diverso tra un centro commerciale trafficato e un deposito tranquillo. Il sito di vendita al dettaglio tiene al passaggio, perché la capacità deve essere riassegnata ogni pochi minuti. Il deposito si concentra sull'energia notturna, mentre un passaggio più grossolano costa poco. Nessuno dei due è sbagliato; Stanno ponendo domande diverse della stessa specifica.

Un modo pratico per testare una configurazione proposta è modellare l'ora più trafficata piuttosto che la giornata media. Prendi il numero di veicoli previsti in quell'ora, l'energia di cui ognuno ha bisogno e il tempo che ciascuno resta. Se la policy di allocazione e la dimensione del passo possono servirli senza lasciare i moduli inattivi mentre si forma una coda, la configurazione è corretta. Se no, aggiungere la potenza totale non risolve, perché il vincolo è la risoluzione e non la capacità. La gamma di combinazioni di cabinet e terminal è indicata sotto stazioni di ricarica veloce.