Slagmarken i æraen med opladning af elektriske køretøjer!

1. Nøgleteknologien til at løse smertepunktet - superopladning

1.1 Bilopladning: Energikilden

Markedet for nye energibiler klarede sig stærkt. På nuværende tidspunkt er vækstraten for nye energikøretøjer accelereret betydeligt.

Accelerationen af ​​elektrificering: Det har skabt en enorm efterspørgsel efter opladning. Den globale elektrificeringstrend er indlysende, hvilket vil skabe en enorm efterspørgsel efter opladning.

Indbygget opladning: energikilden til nye energikøretøjer. Til forskel fra brændstofkøretøjer er elektriske køretøjer hovedsageligt afhængige af det indbyggede strømbatteri til at levere energi. Elbiler forbruger strøm konstant under kørslen. Når elektriciteten er opbrugt, skal batterienergien genopfyldes. Dens energitilskudsform er at konvertere energien fra nettet eller andre energilagringsenheder til batteriets energi, og denne proces kaldes opladning. Samtidig er OBC (on-board charger) blevet en nøglekomponent i opladningsprocessen, som hovedsageligt er ansvarlig for opladning af batteriet gennem tilslutning af nettets spænding gennem opladningsbunken eller AC-grænsefladen.

Opladningsklassificering: AC langsom opladning: det vil sige den traditionelle batteriopladningsmetode, også kendt som konventionel opladning. AC-opladningsudstyr har ikke en strømomformer og udsender direkte AC-strøm og forbinder det med bilen. Den indbyggede oplader konverterer vekselstrøm til jævnstrøm til opladning. Derfor kan AC langsom opladningsløsningen oplades ved at tilslutte til en husholdningsstrømforsyning eller en dedikeret opladningsbunke gennem den bærbare oplader, der følger med køretøjet.

Effekten af ​​AC-opladning afhænger af effekten af ​​den indbyggede oplader. På nuværende tidspunkt er de indbyggede opladere af almindelige modeller opdelt i 2Kw, 3,3Kw, 6,6Kw og andre modeller. Strømmen til AC-opladning er generelt omkring 16-32A, og strømmen kan være DC eller tofaset AC og trefaset AC. På nuværende tidspunkt tager det 4-8 timer for AC-langsom opladning af hybridbiler at være fuldt opladet, og opladningshastigheden for AC-opladningen er stort set under 0,5C.

Fordelen ved AC langsom opladning er, at dens opladningsomkostninger er lave, og opladningen kan gennemføres uden at være afhængig af opladningsbunker eller delte opladningsnetværk. Men manglerne ved konventionel opladning er også meget tydelige. Det største problem er, at opladningstiden er lang. På nuværende tidspunkt overstiger de fleste sporvognes sejlrækkevidde 400 km, og ladetiden svarende til konventionel opladning er omkring 8 timer. For bilejere, der har brug for langdistancekørsel, er opladningsangst på vejen langt større end andre faktorer. For det andet er ladetilstanden for konventionel opladning lavstrømsopladning, og dens opladningstilstand er lineær opladning, som ikke kan udnytte egenskaberne ved lithiumbatterier.

DC hurtig opladning: Problemet med at oplade elektriske køretøjer med langsom AC-opladning har altid været et stort smertepunkt. Med den stigende efterspørgsel efter højere effektive opladningsløsninger til nye energikøretøjer, er hurtigopladningsløsninger dukket op, som tiden kræver det. Hurtig opladning er hurtig opladning, eller jordopladning. DC-opladningsbunken har et indbygget strømkonverteringsmodul, som kan konvertere vekselstrøm fra nettet eller energilagringsudstyret til jævnstrøm og direkte indsætte det i batteriet i bilen uden at gå gennem den indbyggede oplader til konvertering. Effekten af ​​DC-opladning afhænger af batteristyringssystemet og udgangseffekten fra opladningsbunken, og den mindste værdi af de to tages som indgangseffekt.

Repræsentanten for hurtigopladningstilstanden er Teslas superladestation. Strømmen og spændingen i hurtigopladningstilstanden er generelt 150-400A og 200-750V, og opladningseffekten er større end 50kW. Denne metode er for det meste en DC-strømforsyningsmetode. Strømmen af ​​opladeren på jorden er stor, og udgangsstrømmen og spændingsområdet er bredt. På nuværende tidspunkt når Teslas hurtigopladningseffekt på markedet 120Kw, hvilket kan oplade 80% af elektriciteten på en halv time, og opladningshastigheden er tæt på 2C. BAIC EV200 kan nå 37Kw, og opladningshastigheden er omkring 1,3C.

Kontrolsystem: Konverteringsprocessen for BMS-opladningsudstyr skal også samarbejde med BMS-styringssystemet (Battery Management System) for strømbatteriet på det elektriske køretøj. Den største fordel ved BMS er, at den under opladningsprocessen ændrer batteriets opladningsskema i henhold til batteriets realtidstilstand, dens ikke-lineære opladningstilstand realiserer hurtig opladning under de to forudsætninger for sikkerhed og batterilevetid .

Funktionerne i BMS omfatter hovedsageligt følgende kategorier:

Strømtilstandsovervågning: Det mest grundlæggende indhold til overvågning af strømtilstand er ladetilstandsovervågningen (SOC) af strømbatteriet. SOC refererer til procentdelen af ​​den resterende batteristrøm og batterikapacitet, og er hovedparameteren for bilejere til at evaluere elbilers sejlrækkevidde. BMS overvåger batteriparameterinformationen (spænding, strøm, temperatur osv.) i realtid ved at kalde dataene fra flere højpræcisionssensorer på batteripakken, og dens overvågningsnøjagtighed kan nå op på 1mV. Nøjagtig informationsovervågning plus fremragende algoritmebehandling sikrer nøjagtigheden af ​​vurderingen af ​​den resterende batteristrøm. Under daglig kørsel kan bilejere indstille målværdien for SOC for at opnå dynamisk optimering af køretøjets energiforbrug.

Overvågning af batteritemperatur: Lithium-batterier er meget følsomme over for temperatur. Uanset om temperaturen er for høj eller for lav, vil det direkte påvirke battericellens ydeevne, og i ekstreme tilfælde vil det forårsage uoprettelig skade på batteriets ydeevne. BMS kan overvåges af sensorer for at sikre et sikkert miljø for batteridrift. Om vinteren, når temperaturen er lav, kalder BMS varmesystemet til at opvarme battericellerne for at nå en passende opladningstemperatur for at undgå reduktion af batteriopladningseffektiviteten; mens om sommeren, hvor temperaturen er høj eller batteritemperaturen er for høj, vil BMS straks passere kølingen. Systemet sænker batteritemperaturen for at sikre kørselssikkerheden.

Batterienergistyring: Fejl i fremstillingsprocessen eller uoverensstemmelser i realtidstemperaturen på batterier vil få deres spændinger til at variere. Derfor kan nogle celler i batteriet være fuldt opladet under opladningsprocessen, mens den anden del af cellerne muligvis ikke er fuldt opladet. BMS-systemet overvåger battericellernes spændingsforskel i realtid, justerer og reducerer spændingsforskellen mellem hver enkelt battericelle, sikrer balancen mellem opladning af hver battericelle, forbedrer opladningseffektiviteten og reducerer energiforbruget.

1.2 4C forventes at blive en branchetrend

Opladningsproblemet er blevet et smertepunkt for forbrugerne. Ladehastigheden har altid været brugt under hele brugen af ​​elbiler. Den nuværende hurtige indtrængning og ekspansion af elektriske køretøjer i verden har yderligere forstærket virkningen af ​​opladningshastighed på bilejeres køreeffektivitet og brugeroplevelse. Psykologisk forankring: Energigenopfyldningen af ​​traditionelle brændstofkøretøjer er meget hurtig. I generelle scenarier tager det ikke mere end 10 minutter for brændstofkøretøjer at tanke, fra de kommer ind på tankstationen til de kører ud af tankstationen. Hvert motorvejsstop. Tager man et 400KMH traditionelt elektrisk køretøj som et eksempel, er opladningshastigheden for elektriske køretøjer generelt op mod 30 minutter, og det snævre antal opladningsbunker forlænger ventetiden før opladning. Den nuværende opladningsteknologi har ingen fordel i forhold til tankningsmetoden for brændstofkøretøjer. Den 10-minutters psykologiske forankringstid for brændstofkøretøjer er altid den første standard for kunder til at måle opladningshastigheden for elektriske køretøjer.

Supercharge-standarden blev udtænkt. Definition af C: Normalt bruger vi C til at udtrykke batteriets opladnings- og afladningshastighed. For afladning repræsenterer 4C-afladning den strømstyrke, hvorved batteriet er helt afladet på 4 timer. For opladning betyder 4C, at det ved en given strømintensitet tager 1 time at lade batteriet helt op til 400 % af dets kapacitet, det vil sige at ved en given strømintensitet kan batteriet lades fuldt op på 15 minutter. Hvad er 4C: 4C er ikke en ny indikator, men en udvidelse af traditionelle opladnings- og afladningsindikatorer som 1C og 2C. Den marginale effekt af boostet er svagere. Når batteriets ladehastighed overstiger 4C, øges den tekniske vanskelighed, og det aktuelle pres på batteriet er større, men den positive effekt, som den tekniske forbedring medfører, bliver mindre. Derfor mener vi, at 4C i øjeblikket er den optimale løsning, der kombinerer ydeevneforbedring og batteriteknologi overkommelig pris.

Den iterative proces med strømbatteriopladningshastighed: I de tidlige dage, begrænset af det teknologiske niveau på det tidspunkt, tillod hverken opladningsteknologien eller batteriteknologien, at batteriet blev opladet med en højere hastighed. Satsen er kun 0,1C, og stigningen i opladningshastigheden vil have stor indflydelse på batteriets levetid. Med det kontinuerlige gennembrud af lithiumbatteriteknologi og den kontinuerlige forbedring af BMS er batteriets opladnings- og afladningshastighed blevet væsentligt forbedret. Opladningshastigheden for den tidligste AC langsom opladning er under 0,5C. Med den accelererede penetration af elektriske køretøjer rundt om i verden i de seneste år, har opladningsteknologien for strømbatterier gjort store gennembrud, og de elektriske køretøjer fra 1C har hurtigt udviklet sig til 2C. I 2022 kommer indenlandske biler udstyret med 3C-batterier på markedet. Den 23. juni 2022 udgav CATL et nyt Kirin-batteri og sagde, at 4C-opladning forventes at ankomme næste år.

Superopladning bliver den eneste måde at opgradere opladningsteknologien på. Ligesom nye energikøretøjer har mobiltelefoner også et stærkt krav om opladningshastighed, og opladningsteknologien forbedres også konstant i udviklingen af ​​mobiltelefoner: Fra 1983 opnåede Motorola DynaTAC8000X opladning i 10 timer og tale i 20 minutter, og i 2014 , OPPO Find 7 fremmet opladning Taler i 5 minutter i 2 timer, nu kan mange modeller oplade 4500mAh-batteriet fuldt ud på 15 minutter. Opladningsprotokollen for smartphones er også blevet opgraderet fra 5V 1.5A af USC BC 1.2 i 2010 til USB PD 3.1 i 2021, og den maksimale spænding kan understøtte 48V. Vi tror på, at uanset om det er en smartphone eller et nyt energikøretøj, vil realiseringen af ​​hurtig opladning i høj grad forbedre produktoplevelsen, og det er også den eneste måde at opgradere teknologien på. I fremtiden vil 4C-opladning til elbiler også blive en branchetrend.

1.3 Multi-enterprise implementering af super opladning

På nuværende tidspunkt har mange virksomheder udgivet deres egne hurtigopladningsplaner, og relaterede modeller er blevet frigivet siden 2021: Porsche lancerede den første 800V hurtigopladningsplatform elbil; BYD e platform 3.0 blev frigivet, svarende til konceptmodellen ocean-X; Geely Jikrypton 001 er udstyret med en 800V hurtigopladningsplatform. Samtidig frigav Huawei sin AI-flash-opladning i fuld stack højspændingsplatform, som forventes at opnå 5-minutters hurtigopladning i 2025.

1.3.1 Huawei: AI-flashopladning i fuld stak højspændingsplatform vil realisere 5-minutters hurtigopladning

"Højstrøm" og "højspænding"-veje eksisterer side om side, og sidstnævnte er mere omkostningseffektiv. For at opnå højere ladeeffekt for at opnå formålet med hurtig opladning, er det nødvendigt at øge strømmen eller spændingen. På nuværende tidspunkt er der flere virksomheder på markedet, der anvender flere "højspændings" teknologiveje end "højstrøm". Huawei sagde: Når du bruger "højspændings"-teknologistien, er omkostningerne ved køretøjets BMS og batterimoduler de samme som "højstrømsvejen", men fordi den ikke behøver at overveje virkningen af ​​høj strøm, er omkostningerne ved dets højspændingsledningsnet og termiske styringssystem er relativt lavt. 800V kan blive mainstream. Dagens almindelige modeller bruger stadig en 200V~400V spændingsarkitektur. For at opnå højere effekt for at opfylde kravene til hurtig opladning kan strømmen fordobles, hvilket vil påvirke køretøjets varmeafledning og ydeevne. I dag er komponenter inklusive strømenheder såsom SiC, højspændingsstik og højspændingsopladningspistoler modnet. Det er et bedre valg at vælge en højere spænding og samtidig sikre, at strømmen er i et relativt sikkert område.