1. Klíčová technologie pro řešení bolestivého bodu - super nabíjení
1.1 Nabíjení auta: zdroj energie
Trh s novými energetickými vozidly si vedl velmi dobře. V současnosti se tempo růstu nových energetických vozidel výrazně zrychlilo.
Zrychlení elektrifikace: Vytvořilo obrovskou poptávku po nabíjení. Celosvětový trend elektrifikace je zřejmý, což nutně povede k obrovské poptávce po nabíjení.
Palubní nabíjení: zdroj energie pro nová energetická vozidla. Na rozdíl od palivových vozidel se elektrická vozidla spoléhají hlavně na palubní baterii, která dodává energii. Elektromobily během jízdy nepřetržitě spotřebovávají elektřinu. Když je elektřina vyčerpána, je potřeba energii baterie doplnit. Jeho forma doplňku energie spočívá v přeměně energie sítě nebo jiných zařízení pro ukládání energie na energii baterie a tento proces se nazývá nabíjení. Zároveň se OBC (on-board charger) stala klíčovou součástí procesu nabíjení, která je zodpovědná především za nabíjení baterie připojením napětí do sítě přes nabíjecí hromadu nebo AC rozhraní.
Klasifikace nabíjení: AC pomalé nabíjení: to je tradiční metoda nabíjení baterie, známá také jako konvenční nabíjení. Zařízení pro nabíjení střídavým proudem nemá měnič energie a přímo vydává střídavý proud a připojuje jej k vozidlu. Palubní nabíječka přeměňuje střídavý proud na stejnosměrný proud pro nabíjení. Proto lze řešení pomalého nabíjení střídavým proudem nabíjet připojením k domácímu napájecímu zdroji nebo k vyhrazené nabíjecí hromadě prostřednictvím přenosné nabíječky, která je dodávána s vozidlem.
Výkon AC nabíjení závisí na výkonu palubní nabíječky. V současnosti se palubní nabíječky mainstreamových modelů dělí na 2Kw, 3,3Kw, 6,6Kw a další modely. Proud střídavého nabíjení je obecně kolem 16-32A a proud může být stejnosměrný nebo dvoufázový střídavý a třífázový střídavý proud. V současnosti trvá úplné nabití pomalého nabíjení střídavým proudem u hybridních vozidel 4–8 hodin a rychlost nabíjení střídavého nabíjení je v zásadě nižší než 0,5 °C.
Výhodou pomalého nabíjení střídavým proudem je, že náklady na jeho nabíjení jsou nízké a nabíjení lze dokončit bez spoléhání se na nabíjecí hromady nebo sdílené nabíjecí sítě. Velmi patrné jsou však i nedostatky klasického nabíjení. Největší problém je dlouhá doba nabíjení. V současné době dojezd většiny tramvají přesahuje 400 km a doba nabíjení odpovídající klasickému nabíjení je cca 8 hodin. Pro majitele aut, kteří potřebují jezdit na dlouhé vzdálenosti, je úzkost z nabíjení na silnici mnohem větší než jiné faktory. Za druhé, nabíjecí režim konvenčního nabíjení je nízkoproudové nabíjení a jeho nabíjecí režim je lineární nabíjení, které nemůže dobře využít vlastnosti lithiových baterií.
Rychlé nabíjení stejnosměrným proudem: Problém nabíjení elektrických vozidel pomalým střídavým nabíjením byl vždy velkým problémem. S rostoucí poptávkou po nabíjecích řešeních s vyšší účinností pro nová energetická vozidla se objevila řešení rychlého nabíjení, jak to doba vyžaduje. Rychlé nabíjení je rychlé nabíjení nebo zemní nabíjení. Stejnosměrná nabíjecí baterie má vestavěný modul pro přeměnu energie, který dokáže přeměnit střídavý výkon sítě nebo zařízení pro ukládání energie na stejnosměrný výkon a přímo jej přivádět do baterie v autě, aniž by musel procházet přes palubní nabíječku pro přeměnu. Výkon stejnosměrného nabíjení závisí na systému řízení baterie a výstupním výkonu nabíjecí hromady a jako vstupní výkon se bere menší hodnota z těchto dvou.
Představitelem režimu rychlého nabíjení je supernabíjecí stanice Tesla. Proud a napětí režimu rychlého nabíjení jsou obecně 150-400A a 200-750V a nabíjecí výkon je větší než 50 kW. Tato metoda je většinou způsob napájení stejnosměrným proudem. Výkon nabíječky na zemi je velký a rozsah výstupního proudu a napětí je široký. V současné době dosahuje rychlonabíjecí výkon Tesly na trhu 120Kw, který dokáže nabít 80% elektřiny za půl hodiny a rychlost nabíjení se blíží 2C. BAIC EV200 může dosáhnout 37 kW a rychlost nabíjení je asi 1,3 C.
Řídicí systém: Proces přeměny nabíjecího zařízení BMS musí také spolupracovat se systémem řízení BMS (Battery Management System) napájecí baterie na elektrickém vozidle. Největší výhodou BMS je, že během procesu nabíjení změní schéma nabíjení baterie podle stavu baterie v reálném čase, její nelineární režim nabíjení realizuje rychlé nabíjení za dvou předpokladů bezpečnosti a životnosti baterie. .
Funkce BMS zahrnují především následující kategorie:
Monitorování stavu napájení: Nejzákladnějším obsahem monitorování stavu napájení je monitorování stavu nabití (SOC) napájecí baterie. SOC označuje procento zbývající energie baterie a kapacity baterie a je hlavním parametrem pro majitele automobilů k vyhodnocení dojezdu elektromobilů. BMS monitoruje informace o parametrech baterie (napětí, proud, teplota atd.) v reálném čase voláním dat z více vysoce přesných senzorů na bateriovém bloku a jeho přesnost monitorování může dosáhnout 1 mV. Přesné monitorování informací a vynikající zpracování algoritmů zajišťuje přesnost vyhodnocení zbývající energie baterie. Při každodenní jízdě mohou majitelé automobilů nastavit cílovou hodnotu SOC pro dosažení dynamické optimalizace spotřeby energie vozidla.
Monitorování teploty baterie: Lithiové baterie jsou vysoce citlivé na teplotu. Příliš vysoká nebo příliš nízká teplota přímo ovlivní výkon článku baterie a v extrémních případech způsobí nevratné poškození výkonu baterie. BMS lze monitorovat pomocí senzorů, aby bylo zajištěno bezpečné prostředí pro provoz na baterie. V zimě, kdy je teplota nízká, BMS zavolá topný systém, aby zahřál články baterie, aby dosáhly vhodné nabíjecí teploty, aby se zabránilo snížení účinnosti nabíjení baterie; zatímco v létě, kdy je teplota vysoká nebo je příliš vysoká teplota baterie, BMS okamžitě projde chlazením Systém sníží teplotu baterie, aby byla zajištěna bezpečnost jízdy.
Správa energie baterie: Chyby výrobního procesu nebo nekonzistence teploty baterií v reálném čase způsobí změny jejich napětí. Během nabíjecího procesu tedy mohly být některé články v baterii plně nabité, zatímco druhá část článků nemusí být plně nabitá. Systém BMS monitoruje rozdíl napětí článků baterie v reálném čase, upravuje a snižuje rozdíl napětí mezi jednotlivými články baterie, zajišťuje rovnováhu nabíjení každého článku baterie, zlepšuje účinnost nabíjení a snižuje spotřebu energie.
1.2 Očekává se, že 4C se stane průmyslovým trendem
Problém nabíjení se stal pro spotřebitele bolestivým bodem. Rychlost nabíjení byla vždy používána po celou dobu používání elektrických vozidel. Současná rychlá penetrace a expanze elektromobilů ve světě dále zesílila dopad rychlosti nabíjení na efektivitu jízdy majitelů vozů a uživatelský zážitek. Psychologické ukotvení: Doplňování energie u tradičních palivových vozidel je velmi rychlé. V obecných scénářích trvá tankování vozidel od vjezdu do čerpací stanice do výjezdu z čerpací stanice maximálně 10 minut. Každá dálniční zastávka. Vezmeme-li jako příklad tradiční elektrické vozidlo s rychlostí 400 kmMH, rychlost nabíjení elektrických vozidel je obecně vyšší než 30 minut a malý počet nabíjecích hromad prodlužuje čekací dobu před nabíjením. Současná technologie nabíjení nemá oproti způsobu tankování paliva u vozidel žádnou výhodu. 10minutový psychologický čas ukotvení palivových vozidel je pro zákazníky vždy prvním standardem, jak měřit rychlost nabíjení elektromobilů.
Byl koncipován standard přeplňování. Definice C: Obvykle používáme C k vyjádření rychlosti nabíjení a vybíjení baterie. Pro vybití představuje vybití 4C sílu proudu, při které se baterie zcela vybije za 4 hodiny. Pro nabíjení znamená 4C, že při dané intenzitě proudu trvá úplné nabití baterie na 400 % její kapacity 1 hodinu, to znamená, že při dané intenzitě proudu lze baterii plně nabít za 15 minut. Co je 4C: 4C není nový indikátor, ale rozšíření tradičních indikátorů nabíjení a vybíjení, jako jsou 1C a 2C. Okrajový efekt boostu je slabší. Když rychlost nabíjení baterie překročí 4C, technická obtížnost se zvýší a aktuální tlak na baterii je větší, ale pozitivní efekt způsobený technickým vylepšením se zmenšuje. Proto se domníváme, že 4C je v současné době optimálním řešením, které kombinuje zlepšení výkonu a cenovou dostupnost technologie baterií.
Iterativní proces rychlosti nabíjení silové baterie: V počátcích, limitovaných tehdejší technologickou úrovní, ani technologie nabíjení, ani technologie baterie neumožňovaly nabíjet baterii vyšší rychlostí. Rychlost je pouze 0,1C a zvýšení rychlosti nabíjení bude mít velký dopad na životnost baterie. Díky neustálému průlomu v technologii lithiových baterií a neustálému zlepšování BMS se výrazně zlepšila rychlost nabíjení a vybíjení baterie. Rychlost nabíjení prvního schématu pomalého nabíjení AC je nižší než 0,5C. Se zrychleným pronikáním elektrických vozidel po celém světě v posledních letech přinesla technologie nabíjení napájecích baterií velký průlom a elektrická vozidla z 1C se rychle vyvinula na 2C. V roce 2022 vstoupí na trh domácí vozy vybavené 3C bateriemi. 23. června 2022 společnost CATL vydala novou baterii Kirin a uvedla, že nabíjení 4C se očekává příští rok.
Supernabíjení se stane jediným způsobem, jak upgradovat technologii nabíjení. Stejně jako nová energetická vozidla mají také mobilní telefony silný požadavek na rychlost nabíjení a technologie nabíjení se také neustále zlepšuje v procesu vývoje mobilních telefonů: od roku 1983 dosáhla Motorola DynaTAC8000X nabíjení 10 hodin a hovoru 20 minut a v roce 2014 , OPPO Find 7 podporuje nabíjení Když mluvíme po dobu 5 minut po dobu 2 hodin, mnoho modelů nyní dokáže plně nabít 4500mAh baterii za 15 minut. Nabíjecí protokol smartphonů byl také upgradován z 5V 1,5A USC BC 1.2 v roce 2010 na USB PD 3.1 v roce 2021 a maximální napětí může podporovat 48V. Věříme, že ať už se jedná o smartphone nebo nové energetické vozidlo, realizace rychlého nabíjení výrazně zlepší zážitek z produktu a je to také jediný způsob, jak upgradovat technologii. V budoucnu se nabíjení 4C pro elektromobily stane také průmyslovým trendem.
1.3 Vícepodnikové nasazení supernabíjení
V současné době mnoho společností vydalo své vlastní plány rozvržení rychlého nabíjení a související modely byly vydány od roku 2021: Porsche spustilo první elektromobil s platformou rychlého nabíjení 800V; Byla vydána platforma BYD e 3.0 odpovídající koncepčnímu modelu ocean-X; Geely Jikrypton 001 je vybaven 800V rychlonabíjecí platformou. Ve stejnou dobu společnost Huawei vydala svou vysokonapěťovou platformu pro plné nabíjení pomocí AI flash, u které se očekává, že do roku 2025 dosáhne 5minutového rychlého nabíjení.
1.3.1 Huawei: Plnohodnotná vysokonapěťová platforma pro nabíjení AI flash provede 5minutové rychlé nabíjení
„Vysokoproudé“ a „vysokonapěťové“ cesty existují vedle sebe, přičemž druhá varianta je nákladově efektivnější. Pro dosažení vyššího nabíjecího výkonu pro dosažení účelu rychlonabíjení je nutné zvýšit proud nebo napětí. V současnosti je na trhu více společností, které přijímají více „vysokonapěťových“ technologických cest než „vysokoproudých“. Huawei řekl: Při použití cesty technologie „vysokého napětí“ jsou náklady na BMS a bateriové moduly vozidla stejné jako na cestu „vysokoproudé“, ale protože není třeba brát v úvahu dopad vysokého proudu, náklady na jeho vysokonapěťový kabelový svazek a systém řízení teploty jsou relativně nízké. 800V se může stát hlavním proudem. Dnešní mainstreamové modely stále používají architekturu napětí 200V~400V. Aby bylo dosaženo vyššího výkonu pro splnění požadavků na rychlé nabíjení, může se proud zdvojnásobit, což ovlivní odvod tepla a výkon vozidla. V dnešní době dozrály komponenty včetně výkonových zařízení, jako je SiC, vysokonapěťové konektory a vysokonapěťové nabíjecí pistole. Lepší volbou je zvolit vyšší napětí a přitom zajistit, aby byl proud v relativně bezpečném rozsahu.
Angličtina
