1. Ključna tehnologija za rješavanje bolne točke - super punjenje
1.1 Punjenje automobila: izvor energije
Tržište novih energetskih vozila ostvarilo je snažne rezultate. Trenutačno je stopa rasta novih energetskih vozila značajno ubrzana.
Ubrzanje elektrifikacije: stvorilo je veliku potražnju za punjenjem. Globalni trend elektrifikacije je očit, što će sigurno stvoriti veliku potražnju za punjenjem.
Ugrađeno punjenje: izvor energije za nova energetska vozila. Za razliku od vozila na gorivo, električna vozila uglavnom se oslanjaju na ugrađenu bateriju za napajanje kako bi osigurala energiju. Električna vozila tijekom vožnje kontinuirano troše električnu energiju. Kada se električna energija potroši, potrebno je napuniti bateriju. Njegov oblik dopune energije pretvara energiju mreže ili drugih uređaja za pohranu energije u energiju baterije, a taj se proces naziva punjenjem. U isto vrijeme, OBC (on-board punjač) je postao ključna komponenta u procesu punjenja, koja je uglavnom odgovorna za punjenje baterije putem povezivanja napona mreže kroz gomilu punjenja ili AC sučelje.
Klasifikacija punjenja: AC sporo punjenje: to jest, tradicionalna metoda punjenja baterije, također poznata kao konvencionalno punjenje. Oprema za punjenje izmjeničnom strujom nema pretvarač struje i izravno daje izmjeničnu struju i povezuje je s automobilom. Ugrađeni punjač pretvara izmjeničnu struju u istosmjernu za punjenje. Stoga se rješenje sporog punjenja izmjeničnom strujom može puniti spajanjem na kućni izvor napajanja ili namjensku gomilu punjača putem prijenosnog punjača koji dolazi s vozilom.
Snaga AC punjenja ovisi o snazi ugrađenog punjača. Trenutačno se ugrađeni punjači glavnih modela dijele na 2Kw, 3,3Kw, 6,6Kw i druge modele. Struja AC punjenja općenito je oko 16-32A, a struja može biti DC ili dvofazna AC i trofazna AC. Trenutno je potrebno 4-8 sati da se AC sporo punjenje hibridnih vozila potpuno napuni, a brzina punjenja AC punjenja je u osnovi ispod 0,5C.
Prednost sporog punjenja izmjeničnom strujom je u tome što je njegov trošak punjenja nizak, a punjenje se može dovršiti bez oslanjanja na gomile punjača ili zajedničke mreže za punjenje. Međutim, nedostaci konvencionalnog punjenja također su vrlo očiti. Najveći problem je što je vrijeme punjenja dugo. Trenutno domet većine tramvaja prelazi 400 km, a vrijeme punjenja koje odgovara konvencionalnom punjenju je oko 8 sati. Za vlasnike automobila koji trebaju vožnju na duge udaljenosti, zabrinutost zbog punjenja na cesti daleko je veća od ostalih čimbenika. Drugo, način punjenja konvencionalnog punjenja je punjenje slabom strujom, a njegov način punjenja je linearno punjenje, koje ne može dobro iskoristiti karakteristike litijskih baterija.
Brzo punjenje istosmjernom strujom: Problem punjenja električnih vozila sporim punjenjem izmjeničnom strujom oduvijek je bila glavna bolna točka. Uz sve veću potražnju za učinkovitijim rješenjima za punjenje novih energetskih vozila, rješenja za brzo punjenje pojavila su se kako vrijeme zahtijeva. Brzo punjenje je brzo punjenje ili zemaljsko punjenje. Gomila za punjenje istosmjernom strujom ima ugrađeni modul za pretvorbu energije, koji može pretvoriti izmjeničnu struju mreže ili opreme za pohranu energije u istosmjernu struju i izravno je unijeti u bateriju u automobilu bez prolaska kroz ugrađeni punjač radi pretvorbe. Snaga punjenja istosmjernom strujom ovisi o sustavu upravljanja baterijom i izlaznoj snazi gomile za punjenje, a manja vrijednost od ove dvije uzima se kao ulazna snaga.
Predstavnik brzog načina punjenja je Tesla super punionica. Struja i napon načina brzog punjenja općenito su 150-400A i 200-750V, a snaga punjenja je veća od 50kW. Ova metoda je uglavnom metoda istosmjernog napajanja. Snaga punjača na zemlji je velika, a izlazna struja i raspon napona su široki. Trenutačno, snaga brzog punjenja Tesle na tržištu doseže 120Kw, čime se može napuniti 80% električne energije u pola sata, a brzina punjenja je blizu 2C. BAIC EV200 može doseći 37Kw, a brzina punjenja je oko 1,3C.
Kontrolni sustav: Proces pretvorbe BMS opreme za punjenje također mora surađivati sa sustavom upravljanja BMS (Battery Management System) baterije za napajanje električnog vozila. Najveća prednost BMS-a je ta što će tijekom procesa punjenja promijeniti shemu punjenja baterije u skladu sa stanjem baterije u stvarnom vremenu, njegov nelinearni način punjenja ostvaruje brzo punjenje pod dva preduvjeta sigurnosti i trajanja baterije .
Funkcije BMS-a uglavnom uključuju sljedeće kategorije:
Praćenje stanja napajanja: Najosnovniji sadržaj praćenja stanja napajanja je praćenje stanja napunjenosti (SOC) baterije napajanja. SOC se odnosi na postotak preostale snage baterije i kapacitet baterije, te je glavni parametar za vlasnike automobila za procjenu dometa električnih vozila. BMS prati podatke o parametrima baterije (napon, struja, temperatura, itd.) u stvarnom vremenu pozivanjem podataka višestrukih visokopreciznih senzora na baterijskom paketu, a njegova točnost praćenja može doseći 1 mV. Točno praćenje informacija plus izvrsna obrada algoritma osiguravaju točnost procjene preostale snage baterije. Tijekom svakodnevne vožnje, vlasnici automobila mogu postaviti ciljnu vrijednost SOC-a kako bi postigli dinamičku optimizaciju potrošnje energije vozila.
Praćenje temperature baterije: Litijeve baterije su vrlo osjetljive na temperaturu. Bez obzira je li temperatura previsoka ili preniska, izravno će utjecati na performanse baterije, au ekstremnim slučajevima uzrokovat će nepopravljivu štetu na performansama baterije. BMS se može nadzirati senzorima kako bi se osiguralo sigurno okruženje za rad baterije. Zimi kada je temperatura niska, BMS će pozvati sustav grijanja da zagrije ćelije baterije kako bi se postigla odgovarajuća temperatura punjenja kako bi se izbjeglo smanjenje učinkovitosti punjenja baterije; dok ljeti kada je temperatura visoka ili temperatura baterije previsoka, BMS će odmah proći hlađenje Sustav snižava temperaturu baterije kako bi osigurao sigurnost vožnje.
Upravljanje energijom baterije: Pogreške u procesu proizvodnje ili nedosljednosti u temperaturi baterija u stvarnom vremenu uzrokovat će variranje njihovih napona. Stoga, tijekom procesa punjenja, neke ćelije u bateriji mogu biti potpuno napunjene, dok drugi dio ćelija možda nije u potpunosti napunjen. BMS sustav prati razliku napona baterijskih ćelija u stvarnom vremenu, prilagođava i smanjuje razliku napona između svake pojedine ćelije baterije, osigurava ravnotežu punjenja svake ćelije baterije, poboljšava učinkovitost punjenja i smanjuje potrošnju energije.
Očekuje se da će 1.2 4C postati industrijski trend
Problem punjenja postao je bolna točka za potrošače. Brzina punjenja uvijek se koristila tijekom korištenja električnih vozila. Trenutačni brzi prodor i širenje električnih vozila u svijetu dodatno je pojačao utjecaj brzine punjenja na učinkovitost vožnje vlasnika automobila i korisničko iskustvo. Psihološko usidrenje: Nadopunjavanje energije vozila na tradicionalno gorivo vrlo je brzo. U općim scenarijima, vozilima s gorivom nije potrebno više od 10 minuta za punjenje gorivom od ulaska na benzinsku crpku do vožnje s benzinske postaje. Svaka stanica na autocesti. Uzimajući za primjer tradicionalno električno vozilo od 400 KMH, brzina punjenja električnih vozila općenito je veća od 30 minuta, a mali broj gomila za punjenje produljuje vrijeme čekanja prije punjenja. Trenutna tehnologija punjenja nema prednosti u odnosu na način punjenja goriva u vozilima. 10-minutno vrijeme psihološkog usidrenja vozila na gorivo uvijek je prvi standard za kupce koji mjere brzinu punjenja električnih vozila.
Zamišljen je Supercharging standard. Definicija C: Obično koristimo C za izražavanje brzine punjenja i pražnjenja baterije. Za pražnjenje, 4C pražnjenje predstavlja snagu struje pri kojoj se baterija potpuno isprazni u 4 sata. Za punjenje, 4C znači da je pri određenoj jakosti struje potrebno 1 sat da se baterija u potpunosti napuni do 400% kapaciteta, odnosno pri određenoj jakosti struje baterija se u potpunosti može napuniti za 15 minuta. Što je 4C: 4C nije novi indikator, već proširenje tradicionalnih indikatora punjenja i pražnjenja kao što su 1C i 2C. Granični učinak pojačanja je slabiji. Kada brzina punjenja baterije prijeđe 4C, tehničke poteškoće se povećavaju i trenutni pritisak na bateriju je veći, ali pozitivni učinak koji donosi tehničko poboljšanje postaje manji. Stoga vjerujemo da je 4C trenutno optimalno rješenje koje kombinira poboljšanje performansi i pristupačnost baterije.
Iterativni proces brzine punjenja baterije: U ranim danima, ograničeni tehnološkom razinom u to vrijeme, niti tehnologija punjenja niti tehnologija baterije nisu dopuštale da se baterija puni višom brzinom. Stopa je samo 0,1C, a povećanje stope punjenja imat će veliki utjecaj na trajanje baterije. S kontinuiranim probojem tehnologije litijskih baterija i stalnim poboljšanjem BMS-a, brzina punjenja i pražnjenja baterije značajno je poboljšana. Brzina punjenja najranije sheme sporog punjenja izmjeničnom strujom je ispod 0,5C. S ubrzanim prodorom električnih vozila diljem svijeta posljednjih godina, tehnologija punjenja električnih baterija napravila je veliki napredak, a električna vozila iz 1C brzo su evoluirala u 2C. 2022. godine na tržište će izaći domaći automobili opremljeni 3C baterijama. 23. lipnja 2022. CATL je objavio novu Kirin bateriju i rekao da se 4C punjenje očekuje sljedeće godine.
Super punjenje postat će jedini način za nadogradnju tehnologije punjenja. Poput novih energetskih vozila, mobilni telefoni također imaju veliku potražnju za brzinom punjenja, a tehnologija punjenja također se neprestano poboljšava u procesu razvoja mobilnih telefona: od 1983. Motorola DynaTAC8000X postigla je punjenje od 10 sati i razgovor od 20 minuta, a 2014. , OPPO Find 7 promovirao punjenje Razgovarajući 5 minuta 2 sata, sada mnogi modeli mogu u potpunosti napuniti bateriju od 4500 mAh za 15 minuta. Protokol punjenja pametnih telefona također je nadograđen s 5 V 1,5 A USC BC 1.2 2010. na USB PD 3.1 2021., a maksimalni napon može podržati 48 V. Vjerujemo da će, bez obzira radi li se o pametnom telefonu ili novom energetskom vozilu, realizacija brzog punjenja uvelike poboljšati iskustvo proizvoda, a to je i jedini način za nadogradnju tehnologije. U budućnosti će 4C punjenje za električna vozila također postati trend u industriji.
1.3 Implementacija super punjenja u više poduzeća
Trenutačno su mnoge tvrtke objavile vlastite planove rasporeda brzog punjenja, a srodni modeli objavljeni su od 2021.: Porsche je lansirao prvi električni automobil s platformom za brzo punjenje od 800 V; Objavljena je BYD e platforma 3.0, koja odgovara konceptnom modelu ocean-X; Geely Jikrypton 001 opremljen je platformom za brzo punjenje od 800 V. U isto vrijeme, Huawei je objavio svoju visokonaponsku platformu za brzo punjenje AI flash punjenjem, za koju se očekuje da će postići 5-minutno brzo punjenje do 2025. godine.
1.3.1 Huawei: AI flash punjenje full-stack visokonaponske platforme ostvarit će 5-minutno brzo punjenje
Staze "visoke struje" i "visokog napona" koegzistiraju, a potonja je isplativija. Kako bi se postigla veća snaga punjenja kako bi se postigla svrha brzog punjenja, potrebno je povećati struju ili napon. Trenutačno postoji više tvrtki na tržištu koje usvajaju više tehnološke staze "visokog napona" nego "visoke struje". Huawei je rekao: Kada se koristi tehnološki put "visokog napona", trošak BMS-a i baterijskih modula vozila isti je kao i put "visoke struje", ali budući da ne treba uzeti u obzir utjecaj visoke struje, trošak njegov visokonaponski kabelski svežanj i sustav upravljanja toplinom relativno su niski. 800V može postati mainstream. Današnji mainstream modeli još uvijek koriste naponsku arhitekturu od 200V~400V. Kako bi se postigla veća snaga kako bi se ispunili zahtjevi za brzim punjenjem, struja se može udvostručiti, što će utjecati na rasipanje topline i performanse vozila. Danas su komponente uključujući uređaje za napajanje kao što je SiC, visokonaponske konektore i visokonaponske punjače sazrele. Bolji je izbor odabrati viši napon, a istovremeno osigurati da struja bude u relativno sigurnom rasponu.
Engleski
