1. Sorunu çözecek temel teknoloji – süper şarj
1.1 Araç Şarjı: Enerjinin Kaynağı
Yeni enerjili araç pazarı güçlü bir performans sergiledi. Şu anda yeni enerji araçlarının büyüme hızı önemli ölçüde hızlandı.
Elektrifikasyonun hızlanması: Büyük bir şarj talebi yarattı. Küresel elektrifikasyon eğilimi ortadadır ve bu durumun büyük bir şarj talebi yaratması kaçınılmazdır.
Araç içi şarj: Yeni enerji araçlarının enerji kaynağıdır. Yakıtlı araçlardan farklı olarak elektrikli araçlar, enerji sağlamak için esas olarak yerleşik güç aküsüne dayanır. Elektrikli araçlar sürüş sırasında sürekli elektrik tüketir. Elektrik bittiğinde pil enerjisinin yenilenmesi gerekir. Enerji takviyesi şekli, şebekenin veya diğer enerji depolama cihazlarının enerjisinin pilin enerjisine dönüştürülmesidir ve bu işleme şarj etme denir. Aynı zamanda, OBC (yerleşik şarj cihazı), şarj işleminde temel olarak pilin, şarj yığını veya AC arayüzü aracılığıyla şebeke voltajının bağlanması yoluyla şarj edilmesinden sorumlu olan önemli bir bileşen haline geldi.
Şarj sınıflandırması: AC yavaş şarj: yani, geleneksel şarj olarak da bilinen geleneksel pil şarj yöntemi. AC şarj ekipmanının güç dönüştürücüsü yoktur ve doğrudan AC gücünü çıkarır ve onu araca bağlar. Yerleşik şarj cihazı, şarj için AC gücünü DC gücüne dönüştürür. Bu nedenle, AC yavaş şarj çözümü, araçla birlikte gelen taşınabilir şarj cihazı aracılığıyla evdeki bir güç kaynağına veya özel bir şarj yığınına bağlanarak şarj edilebilir.
AC şarjının gücü yerleşik şarj cihazının gücüne bağlıdır. Şu anda ana akım modellerin yerleşik şarj cihazları 2Kw, 3.3Kw, 6.6Kw ve diğer modellere ayrılmıştır. AC şarj akımı genellikle 16-32A civarındadır ve akım DC veya iki fazlı AC ve üç fazlı AC olabilir. Şu anda hibrit araçların AC yavaş şarjının tam olarak şarj olması 4-8 saat sürüyor ve AC şarjın şarj hızı temel olarak 0,5C'nin altında.
AC yavaş şarjın avantajı, şarj maliyetinin düşük olması ve şarj yığınlarına veya paylaşılan şarj ağlarına bağlı kalmadan şarj işleminin tamamlanabilmesidir. Ancak geleneksel şarjın eksiklikleri de çok açıktır. En büyük sorun şarj süresinin uzun olması. Şu anda çoğu tramvayın seyir menzili 400 KM'yi aşıyor ve geleneksel şarja karşılık gelen şarj süresi yaklaşık 8 saattir. Uzun mesafe sürüşüne ihtiyaç duyan araç sahipleri için yolda şarj kaygısı diğer faktörlerden çok daha fazladır. İkincisi, geleneksel şarjın şarj modu düşük akımlı şarjdır ve şarj modu doğrusal şarjdır, bu da lityum pillerin özelliklerinden iyi bir şekilde yararlanamaz.
DC hızlı şarj: Elektrikli araçların yavaş AC şarjıyla şarj edilmesi sorunu her zaman büyük bir sıkıntı noktası olmuştur. Yeni enerji araçları için daha verimli şarj çözümlerine olan talebin artmasıyla birlikte, çağın gerektirdiği hızlı şarj çözümleri de ortaya çıktı. Hızlı şarj, hızlı şarj veya yerden şarjdır. DC şarj yığını, şebekenin veya enerji depolama ekipmanının AC gücünü DC gücüne dönüştürebilen ve dönüştürme için yerleşik şarj cihazını kullanmadan doğrudan araçtaki aküye girebilen yerleşik bir güç dönüştürme modülüne sahiptir. DC şarjın gücü, akü yönetim sistemine ve şarj yığınının çıkış gücüne bağlıdır ve ikisinden küçük olan değer, giriş gücü olarak alınır.
Hızlı şarj modunun temsilcisi Tesla süper şarj istasyonudur. Hızlı şarj modunun akımı ve voltajı genellikle 150-400A ve 200-750V'dir ve şarj gücü 50kW'ın üzerindedir. Bu yöntem çoğunlukla bir DC güç kaynağı yöntemidir. Şarj cihazının yerdeki gücü büyüktür ve çıkış akımı ve voltaj aralığı geniştir. Şu anda Tesla'nın piyasadaki hızlı şarj gücü 120Kw'a ulaşıyor, yarım saatte elektriğin %80'ini şarj edebiliyor ve şarj hızı da 2C'ye yakın. BAIC EV200 37Kw'a ulaşabilir ve şarj oranı yaklaşık 1,3C'dir.
Kontrol sistemi: BMS şarj ekipmanının dönüşüm sürecinin, elektrikli araçtaki güç pilinin yönetim sistemi BMS (Pil Yönetim Sistemi) ile de işbirliği yapması gerekir. BMS'nin en büyük avantajı, şarj işlemi sırasında pilin şarj şemasını pilin gerçek zamanlı durumuna göre değiştirmesidir, doğrusal olmayan şarj modu, güvenlik ve pil ömrü gibi iki ön koşul altında hızlı şarjı gerçekleştirir. .
BMS'nin işlevleri temel olarak aşağıdaki kategorileri içerir:
Güç durumu izleme: En temel güç durumu izleme içeriği, güç pilinin şarj durumu (SOC) izlemesidir. SOC, kalan pil gücünün ve pil kapasitesinin yüzdesini ifade eder ve araç sahiplerinin elektrikli araçların seyir menzilini değerlendirmesinde ana parametredir. BMS, pil paketindeki birden fazla yüksek hassasiyetli sensörün verilerini çağırarak pil parametre bilgilerini (voltaj, akım, sıcaklık vb.) gerçek zamanlı olarak izler ve izleme doğruluğu 1 mV'a ulaşabilir. Doğru bilgi izleme ve mükemmel algoritma işleme, kalan pil gücü değerlendirmesinin doğruluğunu sağlar. Günlük sürüş sırasında araç sahipleri, araç enerji tüketiminin dinamik optimizasyonunu sağlamak için SOC'nin hedef değerini ayarlayabilir.
Pil sıcaklığı izleme: Lityum piller sıcaklığa karşı oldukça hassastır. Sıcaklığın çok yüksek veya çok düşük olması pil hücresinin performansını doğrudan etkileyecektir ve aşırı durumlarda pilin performansında geri dönüşü olmayan hasarlara neden olacaktır. Pilin çalışması için güvenli bir ortam sağlamak amacıyla BMS sensörler tarafından izlenebilir. Kışın sıcaklığın düşük olduğu durumlarda BMS, akü şarj verimliliğinin azalmasını önlemek amacıyla uygun bir şarj sıcaklığına ulaşmak amacıyla akü hücrelerini ısıtmak için ısıtma sistemini arayacaktır; Yaz aylarında sıcaklığın yüksek olduğu veya akü sıcaklığının çok yüksek olduğu durumlarda BMS hemen soğutmaya geçer. Sistem, sürüş güvenliğini sağlamak için akü sıcaklığını düşürür.
Pil enerji yönetimi: Üretim süreci hataları veya pillerin gerçek zamanlı sıcaklığındaki tutarsızlıklar, voltajlarının değişmesine neden olur. Bu nedenle şarj işlemi sırasında bataryadaki bazı hücreler tam olarak şarj olmuş olabilirken, hücrelerin diğer kısmı tam olarak şarj edilmemiş olabilir. BMS sistemi, pil hücrelerinin voltaj farkını gerçek zamanlı olarak izler, her bir pil hücresi arasındaki voltaj farkını ayarlayıp azaltır, her pil hücresinin şarj dengesini sağlar, şarj verimliliğini artırır ve enerji tüketimini azaltır.
1.2 4C'nin bir endüstri trendi haline gelmesi bekleniyor
Şarj sorunu tüketiciler için adeta bir sıkıntı noktası haline geldi. Elektrikli araçların kullanımı boyunca her zaman şarj hızı kullanılmıştır. Elektrikli araçların dünyadaki hızlı yaygınlaşması ve yaygınlaşması, şarj hızının araç sahiplerinin sürüş verimliliği ve kullanıcı deneyimi üzerindeki etkisini daha da artırdı. Psikolojik sabitleme: Geleneksel yakıtlı araçların enerji takviyesi çok hızlıdır. Genel senaryolarda, akaryakıt araçlarının benzin istasyonuna girişinden benzin istasyonundan çıkışına kadar yakıt ikmali yapması 10 dakikadan fazla sürmez. Her otoyol durağı. Örnek olarak 400KMH'lik geleneksel bir elektrikli aracı ele alırsak, elektrikli araçların şarj hızı genellikle 30 dakikanın üzerindedir ve şarj yığınlarının sayısının az olması, ön şarj bekleme süresini uzatır. Mevcut şarj teknolojisinin yakıtlı araçların yakıt ikmali yöntemine göre hiçbir avantajı yoktur. Yakıtlı araçların 10 dakikalık psikolojik demirleme süresi, müşterilerin elektrikli araçların şarj hızını ölçmesinde her zaman ilk standart olmuştur.
Süperşarj standardı tasarlandı. C Tanımı: Genellikle pilin şarj ve deşarj oranını ifade etmek için C kullanırız. Deşarj için 4C deşarjı, pilin 4 saatte tamamen boşaldığı akım gücünü temsil eder. Şarj için 4C, belirli bir akım yoğunluğunda pilin kapasitesinin %400'üne kadar tamamen şarj edilmesinin 1 saat sürdüğü, yani belirli bir akım yoğunluğunda pilin 15 dakikada tamamen şarj edilebileceği anlamına gelir. 4C nedir: 4C yeni bir gösterge değil, 1C ve 2C gibi geleneksel şarj ve deşarj göstergelerinin bir uzantısıdır. Artışın marjinal etkisi daha zayıf. Pilin şarj hızı 4C'yi aştığında teknik zorluk artar ve pil üzerindeki mevcut basınç artar ancak teknik gelişmenin getirdiği olumlu etki azalır. Bu nedenle, 4C'nin şu anda performans iyileştirmesi ile pil teknolojisinin uygun fiyatını birleştiren en uygun çözüm olduğuna inanıyoruz.
Güç pilinin şarj hızının yinelemeli süreci: İlk günlerde, o zamanın teknolojik seviyesiyle sınırlıydı, ne şarj teknolojisi ne de pil teknolojisi, pilin daha yüksek bir hızda şarj edilmesine izin vermiyordu. Hız sadece 0,1C olup, şarj hızının artması pil ömrüne büyük etki edecektir. Lityum pil teknolojisinin sürekli gelişmesi ve BMS'nin sürekli gelişmesiyle pilin şarj ve deşarj oranı önemli ölçüde iyileştirildi. En eski AC yavaş şarj şemasının şarj hızı 0,5C'nin altındadır. Elektrikli araçların son yıllarda dünya çapında hızla yaygınlaşmasıyla birlikte, güç pillerinin şarj teknolojisi büyük atılımlar yapmış ve 1C'den elektrikli araçlar hızla 2C'ye evrilmiştir. 2022 yılında 3C pillerle donatılmış yerli otomobiller pazara girecek. 23 Haziran 2022'de CATL yeni bir Kirin pili piyasaya sürdü ve 4C şarjın gelecek yıl gelmesinin beklendiğini söyledi.
Süper şarj, şarj teknolojisini yükseltmenin tek yolu olacak. Yeni enerji araçları gibi, cep telefonlarının da şarj hızı konusunda güçlü bir talebi var ve şarj teknolojisi de cep telefonu geliştirme sürecinde sürekli olarak gelişiyor: 1983'ten itibaren Motorola DynaTAC8000X, 10 saat şarj etmeyi ve 20 dakika konuşmayı başardı ve 2014'te , OPPO Find 7 şarjı teşvik etti 2 saat boyunca 5 dakika konuşacak olursak, artık birçok model 4500mAh bataryayı 15 dakikada tamamen şarj edebiliyor. Akıllı telefonların şarj protokolü de 2010'da USC BC 1.2'nin 5V 1.5A'sından 2021'de USB PD 3.1'e yükseltildi ve maksimum voltaj 48V'u destekleyebiliyor. İster akıllı telefon ister yeni enerjili bir araç olsun, hızlı şarjın gerçekleştirilmesinin ürün deneyimini büyük ölçüde geliştireceğine ve aynı zamanda teknolojiyi yükseltmenin tek yolu olduğuna inanıyoruz. Gelecekte elektrikli araçlar için 4C şarj da bir endüstri trendi haline gelecek.
1.3 Süper şarjın çok şirketli dağıtımı
Şu anda birçok şirket kendi hızlı şarj yerleşim planlarını yayınladı ve 2021'den bu yana ilgili modeller piyasaya sürüldü: Porsche, ilk 800V hızlı şarj platformlu elektrikli otomobili piyasaya sürdü; Ocean-X konsept modeline karşılık gelen BYD e platformu 3.0 piyasaya sürüldü; Geely Jikrypton 001, 800V hızlı şarj platformuyla donatılmıştır. Aynı zamanda Huawei, 2025 yılına kadar 5 dakikalık hızlı şarja ulaşması beklenen AI flaş şarjlı tam yığın yüksek voltaj platformunu piyasaya sürdü.
1.3.1 Huawei: AI flaş şarjlı tam yığın yüksek voltaj platformu, 5 dakikalık hızlı şarjı gerçekleştirecek
"Yüksek akım" ve "yüksek voltaj" yolları bir arada bulunur ve ikincisi daha uygun maliyetlidir. Hızlı şarj amacına ulaşmak için daha yüksek şarj gücüne ulaşmak için akımı veya voltajı arttırmak gerekir. Şu anda piyasada "yüksek akım" yerine "yüksek voltaj" teknoloji yollarını benimseyen daha fazla şirket var. Huawei şunları söyledi: "Yüksek voltaj" teknolojisi yolunu kullanırken, aracın BMS ve akü modüllerinin maliyeti "yüksek akım" yolu ile aynıdır, ancak yüksek akımın etkisini dikkate alması gerekmediğinden, aracın maliyeti yüksek gerilim kablo demeti ve termal yönetim sistemi nispeten düşüktür. 800V ana akım haline gelebilir. Günümüzün ana akım modelleri hala 200V~400V voltaj mimarisini kullanıyor. Hızlı şarj gereksinimlerini karşılamak için daha yüksek güç elde etmek amacıyla akım iki katına çıkabilir, bu da aracın ısı dağılımını ve performansını etkileyecektir. Günümüzde SiC gibi güç cihazları, yüksek gerilim konnektörleri ve yüksek gerilim şarj tabancaları gibi bileşenler olgunlaştı. Akımın nispeten güvenli bir aralıkta olmasını sağlarken daha yüksek bir voltajı seçmek daha iyi bir seçimdir.
İngilizce
