1. Tehnologia cheie pentru a rezolva punctul dureros - super-încărcare
1.1 Încărcarea mașinii: sursa de energie
Piața vehiculelor cu energie nouă a avut o performanță puternică. În prezent, rata de creștere a vehiculelor cu energie nouă a accelerat semnificativ.
Accelerarea electrificării: a creat o cerere uriașă pentru încărcare. Tendința globală de electrificare este evidentă, ceea ce va genera o cerere uriașă de încărcare.
Încărcarea la bord: sursa de energie pentru vehiculele cu energie nouă. Spre deosebire de vehiculele cu combustibil, vehiculele electrice se bazează în principal pe bateria de alimentare de la bord pentru a furniza energie. Vehiculele electrice consumă energie electrică în mod continuu în timpul conducerii. Când energia electrică este epuizată, energia bateriei trebuie să fie completată. Forma sa de supliment energetic este de a converti energia rețelei sau a altor dispozitive de stocare a energiei în energia bateriei, iar acest proces se numește încărcare. În același timp, OBC (încărcătorul de bord) a devenit o componentă cheie în procesul de încărcare, care este responsabilă în principal de încărcarea bateriei prin conectarea tensiunii rețelei prin grămada de încărcare sau interfața AC.
Clasificare de încărcare: încărcare lentă AC: adică metoda tradițională de încărcare a bateriei, cunoscută și sub numele de încărcare convențională. Echipamentul de încărcare AC nu are un convertor de putere și emite direct curent alternativ și îl conectează la mașină. Încărcătorul de bord transformă curent alternativ în curent continuu pentru încărcare. Prin urmare, soluția de încărcare lentă AC poate fi încărcată prin conectarea la o sursă de alimentare de uz casnic sau la o grămadă de încărcare dedicată prin încărcătorul portabil care vine cu vehiculul.
Puterea încărcării AC depinde de puterea încărcătorului de bord. În prezent, încărcătoarele de bord ale modelelor mainstream sunt împărțite în 2Kw, 3.3Kw, 6.6Kw și alte modele. Curentul de încărcare AC este în general în jur de 16-32A, iar curentul poate fi DC sau AC bifazat și AC trifazat. În prezent, este nevoie de 4-8 ore pentru ca încărcarea lentă AC a vehiculelor hibride să fie complet încărcată, iar rata de încărcare a încărcării AC este practic sub 0,5C.
Avantajul încărcării lente AC este că costul său de încărcare este scăzut, iar încărcarea poate fi finalizată fără a te baza pe pile de încărcare sau rețele de încărcare partajate. Cu toate acestea, deficiențele încărcării convenționale sunt, de asemenea, foarte evidente. Cea mai mare problemă este că timpul de încărcare este lung. În prezent, raza de croazieră a majorității tramvaielor depășește 400KM, iar timpul de încărcare corespunzător încărcării convenționale este de aproximativ 8 ore. Pentru proprietarii de mașini care au nevoie de conducere pe distanțe lungi, anxietatea de încărcare pe drum este mult mai mare decât alți factori. În al doilea rând, modul de încărcare al încărcării convenționale este încărcarea cu curent scăzut, iar modul său de încărcare este încărcarea liniară, care nu poate folosi în mod corespunzător caracteristicile bateriilor cu litiu.
Încărcare rapidă DC: problema încărcării vehiculelor electrice cu încărcare lentă AC a fost întotdeauna un punct de durere major. Odată cu cererea tot mai mare de soluții de încărcare cu eficiență mai mare pentru vehiculele cu energie noi, soluțiile de încărcare rapidă au apărut pe măsură ce vremurile o cer. Încărcare rapidă este încărcare rapidă sau încărcare la sol. Pila de încărcare DC are un modul de conversie a puterii încorporat, care poate converti puterea de curent alternativ a rețelei sau a echipamentului de stocare a energiei în curent continuu și o poate introduce direct în bateria din mașină, fără a trece prin încărcătorul de bord pentru conversie. Puterea încărcării DC depinde de sistemul de gestionare a bateriei și de puterea de ieșire a grămezii de încărcare, iar valoarea mai mică a celor două este luată ca putere de intrare.
Reprezentantul modului de încărcare rapidă este super stația de încărcare Tesla. Curentul și tensiunea modului de încărcare rapidă sunt în general 150-400A și 200-750V, iar puterea de încărcare este mai mare de 50kW. Această metodă este în mare parte o metodă de alimentare cu curent continuu. Puterea încărcătorului la sol este mare, iar curentul de ieșire și domeniul de tensiune sunt largi. În prezent, puterea de încărcare rapidă a Tesla de pe piață ajunge la 120Kw, care poate încărca 80% din electricitate într-o jumătate de oră, iar rata de încărcare este aproape de 2C. BAIC EV200 poate ajunge la 37Kw, iar rata de încărcare este de aproximativ 1,3C.
Sistem de control: Procesul de conversie a echipamentului de încărcare BMS trebuie să coopereze și cu sistemul de management BMS (Battery Management System) al bateriei de alimentare de pe vehiculul electric. Cel mai mare avantaj al BMS este că, în timpul procesului de încărcare, va schimba schema de încărcare a bateriei în funcție de starea în timp real a bateriei, modul său de încărcare neliniar realizează încărcare rapidă în conformitate cu cele două condiții prealabile de siguranță și durata de viață a bateriei. .
Funcțiile BMS includ în principal următoarele categorii:
Monitorizarea stării alimentării: cel mai elementar conținut de monitorizare a stării alimentării este monitorizarea stării de încărcare (SOC) a bateriei de alimentare. SOC se referă la procentul din puterea rămasă a bateriei și capacitatea bateriei și este parametrul principal pentru proprietarii de mașini pentru a evalua autonomia de croazieră a vehiculelor electrice. BMS monitorizează informațiile despre parametrii bateriei (tensiune, curent, temperatură etc.) în timp real apelând datele mai multor senzori de înaltă precizie de pe acumulator, iar acuratețea monitorizării acestuia poate ajunge la 1mV. Monitorizarea precisă a informațiilor plus procesarea excelentă a algoritmului asigură acuratețea evaluării puterii rămase a bateriei. În timpul conducerii zilnice, proprietarii de mașini pot seta valoarea țintă a SOC pentru a obține o optimizare dinamică a consumului de energie al vehiculului.
Monitorizarea temperaturii bateriei: bateriile cu litiu sunt foarte sensibile la temperatură. Fie că temperatura este prea ridicată sau prea scăzută, aceasta va afecta direct performanța celulei bateriei și, în cazuri extreme, va provoca daune ireversibile performanței bateriei. BMS poate fi monitorizat de senzori pentru a asigura un mediu sigur pentru funcționarea bateriei. Iarna, când temperatura este scăzută, BMS va apela sistemul de încălzire pentru a încălzi celulele bateriei pentru a atinge o temperatură de încărcare adecvată pentru a evita reducerea eficienței de încărcare a bateriei; în timp ce vara, când temperatura este ridicată sau temperatura bateriei este prea ridicată, BMS-ul va trece imediat de răcire. Sistemul scade temperatura bateriei pentru a asigura siguranța la conducere.
Gestionarea energiei bateriilor: erorile procesului de fabricație sau inconsecvențele în temperatura în timp real a bateriilor vor face ca tensiunile acestora să varieze. Prin urmare, în timpul procesului de încărcare, este posibil ca unele celule din baterie să fi fost încărcate complet, în timp ce cealaltă parte a celulelor ar putea să nu fie complet încărcate. Sistemul BMS monitorizează diferența de tensiune a celulelor bateriei în timp real, ajustează și reduce diferența de tensiune dintre fiecare celulă a bateriei, asigură echilibrul de încărcare a fiecărei celule a bateriei, îmbunătățește eficiența încărcării și reduce consumul de energie.
1.2 Se așteaptă ca 4C să devină o tendință în industrie
Problema de încărcare a devenit un punct de durere pentru consumatori. Viteza de încărcare a fost întotdeauna folosită în timpul utilizării vehiculelor electrice. Pătrunderea rapidă și expansiunea actuală a vehiculelor electrice în lume a amplificat și mai mult impactul vitezei de încărcare asupra eficienței de conducere a proprietarilor de mașini și a experienței utilizatorului. Ancorare psihologică: Reumplerea cu energie a vehiculelor tradiționale cu combustibil este foarte rapidă. În scenariile generale, vehiculele cu combustibil nu durează mai mult de 10 minute de la intrarea în benzinărie până la ieșirea din benzinărie. Fiecare oprire de autostradă. Luând ca exemplu un vehicul electric tradițional de 400 KMH, viteza de încărcare a vehiculelor electrice este în general de peste 30 de minute, iar numărul redus de grămezi de încărcare prelungește timpul de așteptare pentru preîncărcare. Tehnologia actuală de încărcare nu are niciun avantaj față de metoda de realimentare a vehiculelor cu combustibil. Timpul de ancorare psihologică de 10 minute al vehiculelor cu combustibil este întotdeauna primul standard pentru clienți care măsoară viteza de încărcare a vehiculelor electrice.
A fost conceput standardul de supraalimentare. Definiția lui C: De obicei, folosim C pentru a exprima rata de încărcare și descărcare a bateriei. Pentru descărcare, descărcarea 4C reprezintă puterea curentului la care bateria este complet descărcată în 4 ore. Pentru încărcare, 4C înseamnă că la o anumită intensitate a curentului, este nevoie de 1 oră pentru a încărca complet bateria la 400% din capacitatea sa, adică la o anumită intensitate a curentului, bateria poate fi încărcată complet în 15 minute. Ce este 4C: 4C nu este un indicator nou, ci o extensie a indicatorilor tradiționali de încărcare și descărcare, cum ar fi 1C și 2C. Efectul marginal al impulsului este mai slab. Când rata de încărcare a bateriei depășește 4C, dificultatea tehnică crește și presiunea curentă asupra bateriei este mai mare, dar efectul pozitiv adus de îmbunătățirea tehnică devine mai mic. Prin urmare, credem că 4C este în prezent soluția optimă care combină îmbunătățirea performanței și accesibilitatea tehnologiei bateriei.
Procesul iterativ al ratei de încărcare a bateriei de putere: În primele zile, limitat de nivelul tehnologic din acel moment, nici tehnologia de încărcare, nici tehnologia bateriei nu permiteau încărcarea bateriei la o rată mai mare. Rata este de doar 0,1C, iar creșterea ratei de încărcare va avea un impact mare asupra duratei de viață a bateriei. Odată cu dezvoltarea continuă a tehnologiei bateriilor cu litiu și îmbunătățirea continuă a BMS, rata de încărcare și descărcare a bateriei a fost îmbunătățită semnificativ. Rata de încărcare a celei mai vechi scheme de încărcare lentă AC este sub 0,5C. Odată cu pătrunderea accelerată a vehiculelor electrice în întreaga lume în ultimii ani, tehnologia de încărcare a bateriilor de putere a făcut progrese mari, iar vehiculele electrice de la 1C au evoluat rapid la 2C. În 2022, mașinile autohtone echipate cu baterii 3C vor intra pe piață. Pe 23 iunie 2022, CATL a lansat o nouă baterie Kirin și a spus că încărcarea 4C este de așteptat să sosească anul viitor.
Superîncărcarea va deveni singura modalitate de a actualiza tehnologia de încărcare. La fel ca vehiculele cu energie nouă, telefoanele mobile au, de asemenea, o cerere puternică pentru viteza de încărcare, iar tehnologia de încărcare se îmbunătățește constant în procesul de dezvoltare a telefoanelor mobile: din 1983, Motorola DynaTAC8000X a realizat încărcarea timp de 10 ore și vorbirea timp de 20 de minute, iar în 2014 , OPPO Find 7 a promovat încărcarea Vorbind timp de 5 minute timp de 2 ore, acum multe modele pot încărca complet bateria de 4500mAh în 15 minute. Protocolul de încărcare al smartphone-urilor a fost, de asemenea, actualizat de la 5V 1.5A al USC BC 1.2 în 2010 la USB PD 3.1 în 2021, iar tensiunea maximă poate suporta 48V. Credem că, indiferent dacă este vorba de un smartphone sau de un vehicul cu energie nouă, realizarea încărcării rapide va îmbunătăți considerabil experiența produsului și este, de asemenea, singura modalitate de a actualiza tehnologia. În viitor, încărcarea 4C pentru vehiculele electrice va deveni, de asemenea, o tendință în industrie.
1.3 Implementarea multi-intreprindere a superîncărcării
În prezent, multe companii și-au lansat propriile planuri de layout de încărcare rapidă, iar modelele aferente au fost lansate din 2021: Porsche a lansat prima mașină electrică cu platformă de încărcare rapidă de 800 V; A fost lansată BYD e platforma 3.0, corespunzătoare modelului concept ocean-X; Geely Jikrypton 001 este echipat cu o platformă de încărcare rapidă de 800 V. În același timp, Huawei și-a lansat platforma sa de înaltă tensiune de încărcare cu bliț AI, care este de așteptat să atingă o încărcare rapidă de 5 minute până în 2025.
1.3.1 Huawei: platforma de înaltă tensiune completă de încărcare flash AI va realiza o încărcare rapidă de 5 minute
Căile de „curent ridicat” și „tensiune ridicată” coexistă, iar cea din urmă este mai rentabilă. Pentru a obține o putere de încărcare mai mare pentru a atinge scopul încărcării rapide, este necesar să creșteți curentul sau tensiunea. În prezent, există mai multe companii pe piață care adoptă mai multe căi de tehnologie „de înaltă tensiune” decât „curenți mari”. Huawei a spus: Când se folosește calea tehnologiei „de înaltă tensiune”, costul modulelor BMS și al bateriei vehiculului este același cu calea „curenților mari”, dar pentru că nu trebuie să ia în considerare impactul curentului ridicat, costul cablajul său de înaltă tensiune și sistemul de management termic este relativ scăzut. 800V poate deveni curentul principal. Modelele principale de astăzi folosesc încă o arhitectură de tensiune de 200V~400V. Pentru a obține o putere mai mare pentru a îndeplini cerințele de încărcare rapidă, curentul se poate dubla, ceea ce va afecta disiparea căldurii și performanța vehiculului. În zilele noastre, componentele, inclusiv dispozitivele de alimentare precum SiC, conectorii de înaltă tensiune și pistoalele de încărcare de înaltă tensiune s-au maturizat. Este o alegere mai bună să alegeți o tensiune mai mare, asigurându-vă în același timp că curentul este într-un interval relativ sigur.
Engleză
