Strømmoduler i DC-ladere: Hvorfor de er modulære

To DC-ladere har samme klassifisering på etiketten og oppfører seg forskjellig på stedet. En leverer jevnt over hele spekteret et kjøretøy krever. Den andre hopper mellom store blokker, lar kapasiteten stå på tomgang og tjener den andre vognen dårligere enn den første. Forskjellen er vanligvis ikke den totale effekten, men hvordan denne kraften bygges opp og fordeles.

Konstruksjonsenheten er kraftmodulen. Å forstå hva den gjør, hvor den er effektiv og hvor mange av dem som ligger bak hver kontakt, forklarer det meste av oppførselen som et datablad oppsummerer i ett enkelt tall.

Hva en Power Module Gjør

En modul er en selvstendig konverter. Den tar trefaset vekselstrøm fra skapets fordeling, korrigerer inngangsstrømmen slik at strømforsyningen ser en ren belastning, retter til en DC-buss, og konverterer deretter denne bussen til spenningen og strømmen kjøretøyet ber om. Den har sin egen kontrollsløyfe, sin egen kjølevei og sin egen beskyttelse.

Modulene er koblet parallelt på DC-siden. Deres utganger kombineres, så et kabinetts vurdering er omtrent antall moduler multiplisert med vurderingen til én. Den aritmetikken er enkel, og det er også her de fleste innkjøpssammenligninger stopper, noe som er en feil: den parallelle ordningen er det som skaper både fleksibiliteten og de påfølgende begrensningene.

Å bygge en lader av gjentatte identiske enheter gir tre praktiske fordeler. Designarbeidet gjentas i stedet for å gjenoppfinnes, så kvalifiseringsinnsatsen deles på tvers av konfigurasjoner. Produksjonsutbyttet forbedres fordi en defekt modul byttes ut i stedet for at et helt kabinett blir omarbeidet. Og servicen blir en bytte i stedet for en reparasjon, som er forskjellen på at et anlegg kommer tilbake til service samme dag og å vente på en tekniker med loddebolt.

Effektivitetskurven er ikke flat

En konverter har to typer tap. Noen er proporsjonale med effekten som behandles: ledningstap i halvledere og kobber. Andre er grovt faste når enheten er i drift: bryter-tap, kontrollelektronikk, vifter og hjelpeforsyninger. Ved lett belastning dominerer den faste delen, så effektiviteten er dårlig. Når belastningen øker, fordeles den faste delen over mer produksjon, og effektiviteten øker. Nær full belastning begynner ledningstapene å dominere, og kurven flater ut eller vender seg nedover.

Konsekvensen er at det beste driftspunktet ligger et sted midt i området, ikke øverst. En lader som er oppgitt på sin maksimale effektivitet, blir oppgitt ved et lastpunkt som en reell økt kan passere gjennom kortvarig eller ikke i det hele tatt.

Modulær konstruksjon gir en måte å håndtere dette på. I stedet for å kjøre alle moduler med lett belastning under en treg økt, kan kontrolleren kjøre færre av dem nærmere deres effektive bånd og la resten stå i ro. Dette er en av grunnene til at et modulært skap kan slå en enkelt stor omformer i reell energi, til tross for at det har flere komponenter totalt.

Det betyr også at effektivitetstallet avhenger av hvordan skapet distribueres, ikke bare av maskinvaren. To enheter med identiske moduler og ulik dispatch-logikk viser ulikt forbruk over en måned med blandede økter.

Hvorfor modulantall setter det minste effektsteget

Moduler kan byttes inn og ut, men de er udelelige. Hvis hver modul bidrar med et fast beløp, kan utgangen bare ta verdier som er multipla av dette antallet, pluss den delvise kapasiteten modulen selv tilbyr ved lav utgang.

Dette er det minste kraftsteget, og det er en spesifikasjon i seg selv. Et kabinett med fire store moduler kan ikke betjene et kjøretøy som ber om litt mer enn én moduls verdi uten å bytte inn en hel andre modul og deretter begrense den. Den ekstra kapasiteten finnes, men kan ikke selges til noen andre akkurat da.

Der steget er lite, fordeles kapasiteten fint og mindre blir strandet. Der trinnet er stort, oppfører kabinettet seg godt ved full ytelse og dårlig i midten. En enhet på 120 eller 180 kW som bytter i trinn på 30 kW, eller en hub som allokerer i trinn på 40 kW, beskriver nøyaktig denne egenskapen — ikke den totale vurderingen, men oppløsningen som totalen kan deles på.

Central Dispatch vs Fast Per-Connector

I en fast oppsett eier hver kontakt et sett med moduler. En bil på én kontakt har hardt tak og kan ikke låne fra en bod som står tom. Dette er enkelt å resonnere rundt og enkelt å sertifisere, og det sløser med kapasitet når etterspørselen er ujevn.

I en sentral oppsett sitter alle moduler bak en felles buss, og kontrolleren tildeler strøm til kontaktene etter behov. Et enslig kjøretøy kan trekke nesten hele kabinettet; To kjøretøy deler det i henhold til en policy. ladehub-verten er bygget slik, med vertskapet som holder konverteringen og terminalene som trekker fra den.

Policyen er viktigere enn topologien. En rettferdig fordeling gir begge bilene halvparten og kan etterlate en nesten full bil med kraft den ikke lenger kan akseptere. En etterspørselsoppfølgingspolicy gir hver bil det den ber om til bassenget går tomt, og fordeler deretter resten. Det første er lettere å forklare for en sjåfør; Den andre leverer mer energi per time fra samme maskinvare.

Hva N+1-redundans egentlig kjøper

Begrepet leses ofte som at kabinettet kan miste en modul og likevel levere sin nominelle effekt. Den tolkningen er feil. Redundans betyr at skapet kan miste en modul og fortsette å operere med redusert utgang, i stedet for å slå seg av.

Det den kjøper er tilgjengelighet, ikke kapasitet. Et sted med N+1-moduler forblir åpent gjennom en enkelt modulfeil; Et nettsted uten det mister skapet inntil en erstatning ankommer. For en motorveilokasjon hvor en stengt bod er overskrift, er den handelen verdt å betale for. For et depot hvor øktene kan omplanlegges utover natten, skjer det ofte ikke.

Verdien avhenger også av en annen faktor: om modulen kan erstattes live. Hot-swap-funksjonalitet omgjør en feil til en vedlikeholdsoppgave uten avbrudd i tjenesten. En modul som krever at skapet slås av, gjør redundans til et planlagt strømbrudd i stedet, noe som er en mye mindre fordel enn etiketten antyder.

Sammenligning av to enheter med samme nominelle effekt

Seks spørsmål skiller to kabinetter som deler overskriftsnummer.

Hvor mange moduler, og med hvilken rating hver? Hva er det minste effekttrinnet kontrolleren kan tildele? Er poolen delt mellom koblinger eller fast per kontakt, og hvilken policy styrer delingen? Kommer effektivitetstallet fra midten av lastområdet eller fra toppen? Er en modul utskiftbar uten å ta skapet ut av drift? Og når én modul er ute, hvilken utgang gjenstår?

Disse svarene forutsier oppførsel på stedet langt bedre enn den nominelle effekten, som bare er en øvre grense. 120 og 180 kW-enheter publiserer sin modulkonfigurasjon og svitsjetrinn for nettopp denne sammenligningen, og de samme tallene er verdt å be om fra enhver leverandør som er vurdert sammen med dem.

Dette er grunnen til at samme topplinjefigur kan prestere så forskjellig mellom et travelt butikksted og et stille depot. Butikken bryr seg om trinnet, fordi kapasitet må omfordeles hvert par minutter. Depotet bryr seg om energi over natten, hvor et grovere steg koster lite. Ingen av delene er galt; De stiller forskjellige spørsmål med samme spesifikasjon.

En praktisk måte å teste en foreslått konfigurasjon på er å modellere den travleste timen i stedet for gjennomsnittsdagen. Ta antall kjøretøy som forventes i løpet av den timen, energibehovet hver og hvor lenge hver blir værende. Hvis allokeringspolicyen og steglengden kan betjene dem uten at modulene står stille mens en kø dannes, er konfigurasjonen god. Hvis ikke, løser ikke det å legge til total effekt problemet, fordi begrensningen er oppløsning snarere enn kapasitet. Utvalget av kabinett- og terminalkombinasjoner er oppgitt under hurtigladestasjoner.