1. Kľúčová technológia na vyriešenie bolestivého bodu - supernabíjanie
1.1 Nabíjanie auta: zdroj energie
Trh s novými energetickými vozidlami fungoval dobre. V súčasnosti sa tempo rastu nových energetických vozidiel výrazne zrýchlilo.
Zrýchlenie elektrifikácie: Vytvorilo obrovský dopyt po nabíjaní. Celosvetový trend elektrifikácie je zrejmý, čo nevyhnutne vyvolá obrovský dopyt po nabíjaní.
Palubné nabíjanie: zdroj energie pre nové energetické vozidlá. Na rozdiel od palivových vozidiel sa elektrické vozidlá spoliehajú najmä na palubnú batériu, ktorá poskytuje energiu. Elektrické vozidlá spotrebúvajú elektrickú energiu počas jazdy nepretržite. Po vyčerpaní elektriny je potrebné doplniť energiu batérie. Jeho formou doplnku energie je premena energie siete alebo iných zariadení na ukladanie energie na energiu batérie a tento proces sa nazýva nabíjanie. Zároveň sa OBC (on-board charger) stala kľúčovou zložkou v procese nabíjania, ktorá je zodpovedná najmä za nabíjanie batérie prostredníctvom pripojenia napätia do siete cez nabíjačku alebo AC rozhranie.
Klasifikácia nabíjania: AC pomalé nabíjanie: to je tradičná metóda nabíjania batérie, známa aj ako konvenčné nabíjanie. Zariadenia na nabíjanie striedavým prúdom nemajú menič energie a priamo vydávajú striedavý prúd a pripájajú ho k autu. Zabudovaná nabíjačka premieňa striedavý prúd na jednosmerný prúd na nabíjanie. Preto sa riešenie pomalého nabíjania striedavým prúdom môže nabíjať pripojením k domácemu napájaciemu zdroju alebo vyhradenej nabíjačke prostredníctvom prenosnej nabíjačky, ktorá sa dodáva s vozidlom.
Výkon AC nabíjania závisí od výkonu palubnej nabíjačky. V súčasnosti sa palubné nabíjačky mainstreamových modelov delia na 2Kw, 3,3Kw, 6,6Kw a ďalšie modely. Prúd striedavého nabíjania je vo všeobecnosti okolo 16-32A a prúd môže byť jednosmerný alebo dvojfázový striedavý a trojfázový striedavý prúd. V súčasnosti trvá úplné nabitie pomalého striedavého nabíjania hybridných vozidiel 4 až 8 hodín a rýchlosť nabíjania striedavým prúdom je v podstate pod 0,5 °C.
Výhodou pomalého nabíjania striedavým prúdom je, že jeho náklady na nabíjanie sú nízke a nabíjanie je možné dokončiť bez spoliehania sa na nabíjacie hromady alebo zdieľané nabíjacie siete. Veľmi zrejmé sú však aj nedostatky klasického nabíjania. Najväčším problémom je dlhá doba nabíjania. V súčasnosti dojazd väčšiny električiek presahuje 400 km a doba nabíjania zodpovedajúca klasickému nabíjaniu je približne 8 hodín. Pre majiteľov áut, ktorí potrebujú jazdu na dlhé vzdialenosti, je úzkosť z nabíjania na ceste oveľa väčšia ako iné faktory. Po druhé, režim nabíjania konvenčného nabíjania je nízkoprúdové nabíjanie a jeho režim nabíjania je lineárne nabíjanie, ktoré nedokáže dobre využiť vlastnosti lítiových batérií.
Rýchle nabíjanie jednosmerným prúdom: Problém nabíjania elektrických vozidiel pomalým striedavým nabíjaním bol vždy veľkým problémom. S rastúcim dopytom po riešeniach nabíjania s vyššou účinnosťou pre nové energetické vozidlá sa objavili riešenia rýchleho nabíjania, ako si to doba vyžaduje. Rýchle nabíjanie je rýchle nabíjanie alebo pozemné nabíjanie. Nabíjačka jednosmerného prúdu má zabudovaný modul na konverziu energie, ktorý dokáže premeniť striedavý prúd siete alebo zariadenia na ukladanie energie na jednosmerný prúd a priamo ho privádzať do batérie v aute bez toho, aby musel prechádzať cez palubnú nabíjačku. Výkon jednosmerného nabíjania závisí od systému riadenia batérie a výstupného výkonu nabíjacej hromady a menšia hodnota z nich sa berie ako vstupný výkon.
Zástupcom režimu rýchleho nabíjania je supernabíjacia stanica Tesla. Prúd a napätie v režime rýchleho nabíjania sú vo všeobecnosti 150-400A a 200-750V a nabíjací výkon je väčší ako 50 kW. Táto metóda je väčšinou spôsob napájania jednosmerným prúdom. Výkon nabíjačky na zemi je veľký a rozsah výstupného prúdu a napätia je široký. V súčasnosti dosahuje rýchlonabíjací výkon Tesly na trhu 120Kw, čím dokáže nabiť 80% elektriny za pol hodinu a rýchlosť nabíjania sa blíži k 2C. BAIC EV200 môže dosiahnuť 37 kW a rýchlosť nabíjania je približne 1,3 ° C.
Riadiaci systém: Proces konverzie nabíjacieho zariadenia BMS musí tiež spolupracovať so systémom riadenia BMS (Battery Management System) napájacej batérie na elektrickom vozidle. Najväčšou výhodou BMS je, že počas procesu nabíjania bude meniť schému nabíjania batérie podľa stavu batérie v reálnom čase, jej nelineárny režim nabíjania realizuje rýchle nabíjanie za dvoch predpokladov bezpečnosti a životnosti batérie. .
Funkcie BMS zahŕňajú najmä tieto kategórie:
Monitorovanie stavu napájania: Najzákladnejším obsahom monitorovania stavu napájania je monitorovanie stavu nabitia (SOC) napájacej batérie. SOC označuje percento zostávajúcej energie batérie a kapacity batérie a je hlavným parametrom pre majiteľov automobilov na vyhodnotenie dojazdu elektrických vozidiel. BMS monitoruje informácie o parametroch batérie (napätie, prúd, teplota atď.) v reálnom čase volaním údajov z viacerých vysoko presných senzorov na batériovej súprave a jej presnosť monitorovania môže dosiahnuť 1 mV. Presné monitorovanie informácií a vynikajúce spracovanie algoritmov zaisťuje presnosť hodnotenia zostávajúcej energie batérie. Počas každodennej jazdy si majitelia áut môžu nastaviť cieľovú hodnotu SOC, aby dosiahli dynamickú optimalizáciu spotreby energie vozidla.
Monitorovanie teploty batérie: Lítiové batérie sú veľmi citlivé na teplotu. Či je teplota príliš vysoká alebo príliš nízka, priamo ovplyvní výkon batériového článku a v extrémnych prípadoch spôsobí nezvratné poškodenie výkonu batérie. BMS je možné monitorovať pomocou senzorov, aby sa zabezpečilo bezpečné prostredie pre prevádzku batérie. V zime, keď je teplota nízka, BMS zavolá vykurovací systém, aby zahrial články batérie, aby sa dosiahla vhodná teplota nabíjania, aby sa predišlo zníženiu účinnosti nabíjania batérie; zatiaľ čo v lete, keď je teplota vysoká alebo teplota batérie je príliš vysoká, BMS okamžite prejde chladením Systém zníži teplotu batérie, aby zaistil bezpečnosť jazdy.
Správa energie batérie: Chyby výrobného procesu alebo nezrovnalosti v teplote batérií v reálnom čase spôsobia, že sa ich napätie bude meniť. Preto počas procesu nabíjania môžu byť niektoré články batérie úplne nabité, zatiaľ čo druhá časť článkov nemusí byť úplne nabitá. Systém BMS monitoruje rozdiel napätia článkov batérie v reálnom čase, upravuje a znižuje rozdiel napätia medzi jednotlivými článkami batérie, zaisťuje vyváženie nabíjania každého článku batérie, zlepšuje účinnosť nabíjania a znižuje spotrebu energie.
1.2 Očakáva sa, že 4C sa stane priemyselným trendom
Problém nabíjania sa stal pre spotrebiteľov problémom. Rýchlosť nabíjania sa vždy používala počas používania elektrických vozidiel. Súčasné rýchle prenikanie a rozširovanie elektromobilov vo svete ešte viac zosilnilo vplyv rýchlosti nabíjania na efektivitu jazdy majiteľov áut a skúsenosti používateľov. Psychologické ukotvenie: Dopĺňanie energie tradičných vozidiel na palivo je veľmi rýchle. Vo všeobecných scenároch trvá tankovanie vozidiel od vjazdu do čerpacej stanice po výjazd z čerpacej stanice maximálne 10 minút. Každá zastávka na diaľnici. Ak si vezmeme ako príklad tradičné elektrické vozidlo s rýchlosťou 400 km/h, rýchlosť nabíjania elektrických vozidiel je vo všeobecnosti vyššia ako 30 minút a malý počet nabíjacích kôp predlžuje čakaciu dobu pred nabitím. Súčasná technológia nabíjania nemá žiadnu výhodu oproti spôsobu tankovania paliva vozidiel. 10-minútový psychologický čas ukotvenia vozidiel na palivo je pre zákazníkov vždy prvým štandardom na meranie rýchlosti nabíjania elektromobilov.
Bol koncipovaný štandard preplňovania. Definícia C: Zvyčajne používame C na vyjadrenie rýchlosti nabíjania a vybíjania batérie. Pre vybitie predstavuje 4C vybitie silu prúdu, pri ktorej sa batéria úplne vybije za 4 hodiny. Pre nabíjanie znamená 4C, že pri danej intenzite prúdu trvá úplné nabitie batérie na 400 % jej kapacity 1 hodinu, to znamená, že pri danej intenzite prúdu je možné batériu plne nabiť za 15 minút. Čo je 4C: 4C nie je nový indikátor, ale rozšírenie tradičných indikátorov nabíjania a vybíjania, ako sú 1C a 2C. Okrajový efekt boostu je slabší. Keď rýchlosť nabíjania batérie prekročí 4C, technická náročnosť sa zvýši a súčasný tlak na batériu je väčší, ale pozitívny efekt, ktorý prináša technické zlepšenie, sa zmenšuje. Preto veríme, že 4C je v súčasnosti optimálnym riešením, ktoré spája zlepšenie výkonu a dostupnosť technológie batérií.
Iteračný proces rýchlosti nabíjania výkonovej batérie: V začiatkoch, limitovaných vtedajšou technologickou úrovňou, ani technológia nabíjania, ani technológia batérie neumožňovali nabíjanie batérie vyššou rýchlosťou. Rýchlosť je iba 0,1 C a zvýšenie rýchlosti nabíjania bude mať veľký vplyv na životnosť batérie. Vďaka neustálemu prelomu technológie lítiových batérií a neustálemu zlepšovaniu BMS sa rýchlosť nabíjania a vybíjania batérie výrazne zlepšila. Rýchlosť nabíjania najskoršej schémy pomalého nabíjania striedavým prúdom je nižšia ako 0,5C. So zrýchleným prienikom elektrických vozidiel do celého sveta v posledných rokoch zaznamenala technológia nabíjania napájacích batérií veľký prelom a elektrické vozidlá od 1C sa rýchlo vyvinuli na 2C. V roku 2022 vstúpia na trh domáce autá vybavené 3C batériami. 23. júna 2022 spoločnosť CATL vydala novú batériu Kirin a uviedla, že nabíjanie 4C sa očakáva budúci rok.
Supernabíjanie sa stane jediným spôsobom inovácie technológie nabíjania. Rovnako ako nové energetické vozidlá, aj mobilné telefóny majú silný dopyt po rýchlosti nabíjania a technológia nabíjania sa tiež neustále zlepšuje v procese vývoja mobilných telefónov: od roku 1983 dosiahla Motorola DynaTAC8000X nabíjanie 10 hodín a hovorenie 20 minút a v roku 2014 , OPPO Find 7 podporuje nabíjanie 5 minút hovoru po dobu 2 hodín, teraz mnohé modely dokážu plne nabiť 4500mAh batériu za 15 minút. Nabíjací protokol smartfónov bol tiež aktualizovaný z 5V 1,5A USC BC 1.2 v roku 2010 na USB PD 3.1 v roku 2021 a maximálne napätie môže podporovať 48V. Veríme, že či už ide o smartfón alebo nové energetické vozidlo, realizácia rýchleho nabíjania výrazne zlepší zážitok z produktu a je to tiež jediný spôsob, ako upgradovať technológiu. V budúcnosti sa 4C nabíjanie pre elektromobily tiež stane trendom v tomto odvetví.
1.3 Nasadenie supernabíjania vo viacerých podnikoch
V súčasnosti mnoho spoločností vydalo svoje vlastné plány rozloženia rýchleho nabíjania a súvisiace modely sú uvedené na trh od roku 2021: Porsche spustilo prvý elektromobil s platformou rýchleho nabíjania 800 V; Bola vydaná platforma BYD e 3.0, ktorá zodpovedá koncepčnému modelu ocean-X; Geely Jikrypton 001 je vybavený 800V rýchlonabíjacou platformou. Zároveň spoločnosť Huawei uviedla na trh svoju vysokonapäťovú platformu na plné nabíjanie pomocou AI flash, ktorá by mala do roku 2025 dosiahnuť 5-minútové rýchle nabíjanie.
1.3.1 Huawei: AI flash nabíjacia vysokonapäťová platforma s plným zásobníkom zrealizuje 5-minútové rýchle nabíjanie
„Vysokoprúdové“ a „vysokonapäťové“ cesty koexistujú, a to druhé je nákladovo efektívnejšie. Na dosiahnutie vyššieho nabíjacieho výkonu na dosiahnutie účelu rýchleho nabíjania je potrebné zvýšiť prúd alebo napätie. V súčasnosti je na trhu viac spoločností, ktoré prijímajú viac „vysokonapäťových“ technologických ciest ako „vysokoprúdových“. Huawei povedal: Pri použití „vysokonapäťovej“ technologickej cesty sú náklady na BMS a batériové moduly vozidla rovnaké ako pri „vysokoprúdovej“ ceste, ale pretože nie je potrebné brať do úvahy vplyv vysokého prúdu, náklady na jeho vysokonapäťový káblový zväzok a systém riadenia teploty sú relatívne nízke. 800 V sa môže stať hlavným prúdom. Dnešné mainstreamové modely stále používajú architektúru napätia 200V~400V. Aby sa dosiahol vyšší výkon na splnenie požiadaviek rýchleho nabíjania, prúd sa môže zdvojnásobiť, čo ovplyvní odvod tepla a výkon vozidla. V súčasnosti dozreli komponenty vrátane napájacích zariadení, ako je SiC, vysokonapäťové konektory a vysokonapäťové nabíjacie pištole. Lepšou voľbou je zvoliť vyššie napätie a zároveň zabezpečiť, aby bol prúd v relatívne bezpečnom rozsahu.
Angličtina
