Slagmarken i epoken med lading av elektriske kjøretøy!

1. Nøkkelteknologien for å løse smertepunktet - superlading

1.1 Billading: Energikilden

Markedet for nye energibiler utviklet seg sterkt. For tiden har vekstraten for nye energikjøretøyer akselerert betydelig.

Akselerasjonen av elektrifisering: Det har skapt en enorm etterspørsel etter lading. Den globale elektrifiseringstrenden er åpenbar, noe som garantert vil generere en enorm etterspørsel etter lading.

Ombordlading: energikilden for nye energikjøretøyer. Forskjellig fra drivstoffkjøretøyer, er elektriske kjøretøyer hovedsakelig avhengige av det innebygde strømbatteriet for å gi energi. Elbiler bruker strøm kontinuerlig under kjøring. Når strømmen er oppbrukt, må batterienergien etterfylles. Dens energitilskuddsform er å konvertere energien til nettet eller andre energilagringsenheter til energien til batteriet, og denne prosessen kalles lading. Samtidig har OBC (ombordlader) blitt en nøkkelkomponent i ladeprosessen, som hovedsakelig er ansvarlig for å lade batteriet gjennom tilkobling av spenningen til nettet gjennom ladebunken eller AC-grensesnittet.

Ladeklassifisering: AC langsom lading: det vil si den tradisjonelle batterilademetoden, også kjent som konvensjonell lading. AC-ladeutstyr har ikke strømomformer, og sender direkte ut vekselstrøm og kobler den til bilen. Den innebygde laderen konverterer vekselstrøm til likestrøm for lading. Derfor kan AC sakte ladeløsningen lades ved å koble til en husholdningsstrømforsyning eller en dedikert ladebunke gjennom den bærbare laderen som følger med kjøretøyet.

Kraften til AC-lading avhenger av strømmen til den innebygde laderen. For øyeblikket er innebygde ladere til mainstream-modeller delt inn i 2Kw, 3,3Kw, 6,6Kw og andre modeller. Strømmen til AC-lading er vanligvis rundt 16-32A, og strømmen kan være DC eller to-fase AC og tre-fase AC. For øyeblikket tar det 4-8 timer før AC-langladingen av hybridbiler er fulladet, og ladehastigheten til AC-ladingen er i utgangspunktet under 0,5C.

Fordelen med sakte AC-lading er at ladekostnadene er lave, og ladingen kan fullføres uten å være avhengig av ladehauger eller delte ladenettverk. Manglene ved konvensjonell lading er imidlertid også veldig åpenbare. Det største problemet er at ladetiden er lang. For tiden overstiger rekkevidden for de fleste trikker 400 km, og ladetiden tilsvarende konvensjonell lading er ca. 8 timer. For bileiere som trenger langdistansekjøring, er ladeangst på veien langt større enn andre faktorer. For det andre er lademodusen for konvensjonell lading lavstrømslading, og lademodusen er lineær lading, som ikke kan utnytte egenskapene til litiumbatterier godt.

DC hurtiglading: Problemet med å lade elektriske kjøretøy med langsom AC-lading har alltid vært et stort smertepunkt. Med den økende etterspørselen etter høyere effektive ladeløsninger for nye energikjøretøyer, har hurtigladeløsninger dukket opp etter hvert som tiden krever. Hurtiglading er hurtiglading, eller bakkelading. DC-ladebunken har en innebygd strømkonverteringsmodul, som kan konvertere vekselstrømmen til nettet eller energilagringsutstyret til likestrøm og sette den direkte inn i batteriet i bilen uten å gå gjennom den innebygde laderen for konvertering. Strømmen til DC-lading avhenger av batteristyringssystemet og utgangseffekten til ladebunken, og den minste verdien av de to tas som inngangseffekt.

Representanten for hurtiglademodusen er Tesla superladestasjon. Strømmen og spenningen til hurtiglademodus er vanligvis 150-400A og 200-750V, og ladeeffekten er større enn 50kW. Denne metoden er for det meste en DC-strømforsyningsmetode. Kraften til laderen på bakken er stor, og utgangsstrømmen og spenningsområdet er bredt. For øyeblikket når Teslas hurtigladekraft på markedet 120Kw, som kan lade 80% av elektrisiteten på en halv time, og ladehastigheten er nær 2C. BAIC EV200 kan nå 37Kw, og ladehastigheten er omtrent 1,3C.

Kontrollsystem: Konverteringsprosessen til BMS-ladeutstyr må også samarbeide med styringssystemet BMS (Battery Management System) til strømbatteriet på det elektriske kjøretøyet. Den største fordelen med BMS er at under ladeprosessen vil den endre ladeskjemaet til batteriet i henhold til sanntidstilstanden til batteriet, dens ikke-lineære lademodus realiserer rask lading under de to forutsetningene for sikkerhet og batterilevetid .

Funksjonene til BMS inkluderer hovedsakelig følgende kategorier:

Strømtilstandsovervåking: Det mest grunnleggende innholdet for strømtilstandsovervåking er ladetilstandsovervåkingen (SOC) av strømbatteriet. SOC refererer til prosentandelen av gjenværende batterikraft og batterikapasitet, og er hovedparameteren for bileiere for å evaluere rekkevidden til elektriske kjøretøyer. BMS overvåker batteriparameterinformasjonen (spenning, strøm, temperatur, etc.) i sanntid ved å ringe dataene til flere høypresisjonssensorer på batteripakken, og overvåkingsnøyaktigheten kan nå 1mV. Nøyaktig informasjonsovervåking pluss utmerket algoritmebehandling sikrer nøyaktigheten av vurderingen av gjenværende batteristrøm. Under daglig kjøring kan bileiere angi målverdien for SOC for å oppnå dynamisk optimalisering av kjøretøyets energiforbruk.

Overvåking av batteritemperatur: Litiumbatterier er svært følsomme for temperatur. Enten temperaturen er for høy eller for lav, vil det direkte påvirke ytelsen til battericellen, og i ekstreme tilfeller vil det forårsake irreversibel skade på ytelsen til batteriet. BMS kan overvåkes av sensorer for å sikre et trygt miljø for batteridrift. Om vinteren når temperaturen er lav, vil BMS kalle opp varmesystemet for å varme opp battericellene for å nå en passende ladetemperatur for å unngå reduksjon av batteriladingseffektiviteten; mens om sommeren når temperaturen er høy eller batteritemperaturen er for høy, vil BMS umiddelbart passere kjølingen Systemet senker batteritemperaturen for å sikre kjøresikkerhet.

Batterienergistyring: Produksjonsprosessfeil eller inkonsekvens i sanntidstemperaturen til batteriene vil føre til at spenningene deres varierer. Derfor, under ladeprosessen, kan noen celler i batteriet ha blitt fulladet, mens den andre delen av cellene kanskje ikke er fulladet. BMS-systemet overvåker spenningsforskjellen til battericellene i sanntid, justerer og reduserer spenningsforskjellen mellom hver enkelt battericelle, sikrer balansen mellom lading av hver battericelle, forbedrer ladeeffektiviteten og reduserer energiforbruket.

1.2 4C forventes å bli en bransjetrend

Ladeproblemet har blitt et smertepunkt for forbrukerne. Ladehastigheten har alltid vært brukt gjennom hele bruken av elbiler. Den nåværende raske penetrasjonen og utvidelsen av elektriske kjøretøy i verden har ytterligere forsterket virkningen av ladehastighet på kjøreeffektiviteten til bileiere og brukeropplevelsen. Psykologisk forankring: Energipåfyllingen av tradisjonelle drivstoffkjøretøyer er veldig rask. I generelle scenarier tar det ikke mer enn 10 minutter før drivstoffkjøretøyer fyller drivstoff fra de går inn på bensinstasjonen til de kjører ut av bensinstasjonen. Hvert motorveistopp. For å ta et 400KMH tradisjonelt elektrisk kjøretøy som et eksempel, er ladehastigheten til elektriske kjøretøy generelt oppover 30 minutter, og det knappe antallet ladehauger forlenger ventetiden før lading. Den nåværende ladeteknologien har ingen fordel i forhold til påfyllingsmetoden for drivstoffbiler. Den 10-minutters psykologiske forankringstiden for drivstoffkjøretøyer er alltid den første standarden for kunder for å måle ladehastigheten til elektriske kjøretøyer.

Supercharging-standarden ble unnfanget. Definisjon av C: Vanligvis bruker vi C for å uttrykke lade- og utladingshastigheten til batteriet. For utlading representerer 4C-utladning strømstyrken som batteriet er helt utladet med på 4 timer. For lading betyr 4C at ved en gitt strømintensitet tar det 1 time å fullade batteriet til 400 % av kapasiteten, det vil si at ved en gitt strømintensitet kan batteriet lades helt opp på 15 minutter. Hva er 4C: 4C er ikke en ny indikator, men en utvidelse av tradisjonelle lade- og utladingsindikatorer som 1C og 2C. Den marginale effekten av boosten er svakere. Når ladehastigheten til batteriet overstiger 4C, øker den tekniske vanskeligheten og strømtrykket på batteriet er større, men den positive effekten medført av den tekniske forbedringen blir mindre. Derfor mener vi at 4C for øyeblikket er den optimale løsningen som kombinerer ytelsesforbedring og rimelig batteriteknologi.

Den iterative prosessen med batteriladingshastighet: I de første dagene, begrenset av det teknologiske nivået på den tiden, tillot verken ladeteknologien eller batteriteknologien at batteriet ble ladet med en høyere hastighet. Hastigheten er kun 0,1C, og økningen av ladehastigheten vil ha stor innvirkning på batterilevetiden. Med det kontinuerlige gjennombruddet av litiumbatteriteknologi og den kontinuerlige forbedringen av BMS, har lade- og utladingshastigheten til batteriet blitt betydelig forbedret. Ladehastigheten for det tidligste vekselstrøms sakte ladeskjemaet er under 0,5C. Med den akselererte penetrasjonen av elektriske kjøretøy rundt om i verden de siste årene, har ladeteknologien til strømbatterier gjort store gjennombrudd, og de elektriske kjøretøyene fra 1C har raskt utviklet seg til 2C. I 2022 vil innenlandsbiler utstyrt med 3C-batterier komme på markedet. 23. juni 2022 ga CATL ut et nytt Kirin-batteri og sa at 4C-lading forventes å komme neste år.

Superlading vil bli den eneste måten å oppgradere ladeteknologien på. I likhet med nye energikjøretøyer har også mobiltelefoner et sterkt krav til ladehastighet, og ladeteknologien blir også stadig bedre i prosessen med mobiltelefonutvikling: fra 1983 oppnådde Motorola DynaTAC8000X lading i 10 timer og snakke i 20 minutter, og i 2014 , OPPO Finn 7 promotert lading Snakker i 5 minutter i 2 timer, nå kan mange modeller lade 4500mAh-batteriet fullt på 15 minutter. Ladeprotokollen til smarttelefoner har også blitt oppgradert fra 5V 1.5A av USC BC 1.2 i 2010 til USB PD 3.1 i 2021, og maksimal spenning kan støtte 48V. Vi tror at enten det er en smarttelefon eller et nytt energikjøretøy, vil realiseringen av hurtiglading forbedre produktopplevelsen betraktelig, og det er også den eneste måten å oppgradere teknologien på. I fremtiden vil 4C-lading for elbiler også bli en bransjetrend.

1.3 Multi-enterprise-distribusjon av superlading

For tiden har mange selskaper gitt ut sine egne hurtigladeplaner, og relaterte modeller har blitt utgitt siden 2021: Porsche lanserte den første 800V hurtigladeplattformen elbil; BYD e plattform 3.0 ble utgitt, tilsvarende konseptmodellen ocean-X; Geely Jikrypton 001 er utstyrt med en 800V hurtigladeplattform. Samtidig lanserte Huawei sin full-stack høyspenningsplattform for AI-blitslading, som forventes å oppnå 5-minutters hurtiglading innen 2025.

1.3.1 Huawei: AI-blitslading fullstabel høyspentplattform vil realisere 5-minutters hurtiglading

"Høystrøm" og "høyspent"-baner eksisterer samtidig, og sistnevnte er mer kostnadseffektiv. For å oppnå høyere ladeeffekt for å oppnå formålet med hurtiglading, er det nødvendig å øke strømmen eller spenningen. For tiden er det flere selskaper på markedet som tar i bruk flere "høyspente" teknologiveier enn "høystrøm". Huawei sa: Når du bruker "høyspent"-teknologibanen, er kostnaden for kjøretøyets BMS- og batterimoduler den samme som "høystrøm"-banen, men fordi den ikke trenger å vurdere virkningen av høystrøm, er kostnaden for høyspentledningsnettet og termisk styringssystem er relativt lavt. 800V kan bli mainstream. Dagens mainstream-modeller bruker fortsatt en 200V~400V spenningsarkitektur. For å oppnå høyere effekt for å møte kravene til hurtiglading, kan strømmen dobles, noe som vil påvirke varmespredningen og ytelsen til kjøretøyet. I dag har komponenter inkludert strømenheter som SiC, høyspenningskontakter og høyspentladepistoler modnet. Det er et bedre valg å velge en høyere spenning samtidig som man sikrer at strømmen er i et relativt sikkert område.