1. DC充電パイルの紹介
近年、電気自動車（EV）の急速な普及により、より効率的でインテリジェントな充電ソリューションへの需要が高まっています。急速充電機能で知られるDC充電スタンドは、この変革の最前線に立っています。技術の進歩により、効率的なDC充電器は、充電時間の最適化、エネルギー利用率の向上、そしてスマートグリッドとのシームレスな統合を実現するように設計されています。
市場規模の継続的な拡大に伴い、双方向OBC（オンボードチャージャー）の導入は、急速充電を可能にすることで、消費者の航続距離や充電に関する不安を軽減するだけでなく、電気自動車を分散型エネルギー貯蔵ステーションとして機能させることにもつながります。これらの車両は電力を送電網に送り返すことで、ピークカットとバレーフィリングに貢献します。直流急速充電器（DCFC）による電気自動車の効率的な充電は、再生可能エネルギーへの移行を促進する上で大きなトレンドとなっています。超急速充電ステーションは、補助電源、センサー、電源管理、通信機器など、様々なコンポーネントを統合しています。同時に、さまざまな電気自動車の進化する充電需要に対応するには、柔軟な製造方法が求められており、DCFCおよび超急速充電ステーションの設計はより複雑になっています。
AC充電とDC充電の違いは、AC充電（図2の左側）の場合、OBCを標準のACコンセントに接続すると、OBCがACを適切なDCに変換してバッテリーを充電します。DC充電（図2の右側）の場合、充電ポストがバッテリーを直接充電します。
2. DC充電パイルシステムの構成
（１）機械部品一式
（2）システム構成要素
（3）機能ブロック図
(4) 充電パイルサブシステム
レベル3（L3）DC急速充電器は、電気自動車のオンボード充電器（OBC）をバイパスし、EVのバッテリー管理システム（BMS）を介してバッテリーを直接充電します。このバイパスにより充電速度が大幅に向上し、充電器の出力は50kWから350kWの範囲になります。出力電圧は通常400Vから800Vの間で変化しますが、最近のEVは800Vバッテリーシステムを採用する傾向にあります。L3 DC急速充電器は三相AC入力電圧をDCに変換するため、AC-DC力率補正（PFC）フロントエンド（絶縁型DC-DCコンバータを含む）を使用します。このPFC出力は車両のバッテリーに接続されます。より高い出力を得るために、複数の電源モジュールが並列に接続されることがよくあります。L3 DC急速充電器の主な利点は、電気自動車の充電時間を大幅に短縮できることです。
充電パイルコアは基本的なAC-DCコンバータであり、PFCステージ、DCバス、DC-DCモジュールで構成されています。
PFCステージブロック図
DC-DCモジュールの機能ブロック図
3. 充電パイルシナリオスキーム
（１）光ストレージ課金システム
電気自動車の充電電力が増加するにつれ、充電ステーションの配電容量が需要に追いつかなくなるケースが増えています。この問題に対処するため、DCバスを活用した蓄電型充電システムが登場しました。このシステムは、リチウム電池をエネルギー貯蔵ユニットとして用い、ローカルおよびリモートのEMS（エネルギー管理システム）を活用して、電力系統、蓄電池、電気自動車間の電力需給を調整・最適化します。さらに、このシステムは太陽光発電（PV）システムと容易に統合できるため、ピーク時およびオフピーク時の電力価格設定や系統容量の拡大において大きなメリットをもたらし、全体的なエネルギー効率を向上させます。
（2）V2G充電システム
V2G（Vehicle-to-Grid）技術は、EVバッテリーに蓄電することで電力網を支え、車両と電力系統の相互接続を可能にします。これにより、大規模な再生可能エネルギー源の導入やEV充電の普及に伴う負荷が軽減され、最終的には電力系統の安定性が向上します。さらに、住宅街やオフィスビルなどの地域では、多数の電気自動車がピーク時・オフピーク時の料金設定を活用し、動的な負荷増加に対応し、電力系統の需要に対応し、バックアップ電源を提供することができます。これらはすべて、集中型のEMS（エネルギー管理システム）制御によって実現されます。家庭では、V2H（Vehicle-to-Home）技術によって、EVバッテリーを家庭用エネルギー貯蔵ソリューションとして活用できます。
（３）順序課金システム
オーダード充電システムは、主に高出力急速充電ステーションを活用し、公共交通機関、タクシー、物流フリートなどの集中的な充電ニーズに最適です。充電スケジュールは車両の種類に応じてカスタマイズ可能で、オフピーク時間帯に充電することでコストを削減します。さらに、インテリジェントな管理システムを導入することで、フリート管理の集中化を効率化できます。
4.今後の開発動向
（１）集中型充電ステーションから分散型充電ステーションを補完する多様なシナリオの協調的開発
目的地ベースの分散型充電ステーションは、強化された充電ネットワークに付加価値をもたらします。ユーザーが充電器を積極的に探す集中型のステーションとは異なり、これらのステーションは人々が既に訪れる場所に統合されます。ユーザーは、急速充電がそれほど重要ではない長時間滞在（通常1時間以上）中に車両を充電できます。これらのステーションの充電出力は通常20～30kWで、乗用車には十分であり、基本的なニーズを満たすのに十分なレベルの電力を供給します。
（２）20kWの大規模シェア市場から20/30/40/60kWの多様化構成市場への発展
電気自動車の高電圧化に伴い、将来的な高電圧モデルの普及に対応するため、充電スタンドの最大充電電圧を1000Vまで引き上げる必要性が高まっています。この動きは、充電ステーションに必要なインフラ整備を支援するものです。1000V出力電圧規格は充電モジュール業界で広く受け入れられており、主要メーカーはこうした需要に応えるため、1000V高電圧充電モジュールを順次導入しています。
Linkpowerは、8年以上にわたり、AC/DC電気自動車充電スタンドのソフトウェア、ハードウェア、外観を含む研究開発に注力してきました。ETL / FCC / CE / UKCA / CB / TR25 / RCM認証を取得しています。OCPP1.6ソフトウェアを使用し、100社以上のOCPPプラットフォームプロバイダーとのテストを完了しました。OCPP1.6JをOCPP2.0.1にアップグレードし、商用EVSEソリューションにIEC/ISO15118モジュールを搭載しました。これは、V2G双方向充電の実現に向けた確かな一歩です。
今後は、電気自動車充電スタンド、太陽光発電システム、リチウム電池エネルギー貯蔵システム（BESS）などのハイテク製品が開発され、世界中の顧客にさらに高度な統合ソリューションを提供していきます。
投稿日時: 2024年10月17日