1. Nyckeltekniken för att lösa smärtpunkten - superladdning
1.1 Billaddning: Energikällan
Marknaden för nya energifordon utvecklades starkt. För närvarande har tillväxttakten för nya energifordon accelererat avsevärt.
Accelerationen av elektrifiering: Det har skapat en enorm efterfrågan på laddning. Den globala elektrifieringstrenden är uppenbar, vilket kommer att generera en enorm efterfrågan på laddning.
Laddning ombord: energikällan för nya energifordon. Till skillnad från bränslefordon är elfordon huvudsakligen beroende av det inbyggda strömbatteriet för att ge energi. Elfordon förbrukar el kontinuerligt under körning. När elen är slut behöver batterienergin fyllas på. Dess energitillskottsform är att omvandla energin från nätet eller andra energilagringsenheter till batteriets energi, och denna process kallas laddning. Samtidigt har OBC (inbyggd laddare) blivit en nyckelkomponent i laddningsprocessen, som huvudsakligen ansvarar för att ladda batteriet genom anslutning av nätets spänning genom laddningshögen eller AC-gränssnittet.
Laddningsklassificering: AC långsam laddning: det vill säga den traditionella batteriladdningsmetoden, även känd som konventionell laddning. AC-laddningsutrustning har ingen strömomvandlare och matar direkt ut växelström och ansluter den till bilen. Den inbyggda laddaren omvandlar växelström till likström för laddning. Därför kan AC-lösningen för långsam laddning laddas genom att ansluta till ett hushållsnätverk eller en dedikerad laddningshög genom den bärbara laddaren som följer med fordonet.
Effekten av AC-laddning beror på kraften hos den inbyggda laddaren. För närvarande är de inbyggda laddarna för vanliga modeller uppdelade i 2Kw, 3,3Kw, 6,6Kw och andra modeller. Strömmen för AC-laddning är i allmänhet runt 16-32A, och strömmen kan vara DC eller tvåfas AC och trefas AC. För närvarande tar det 4-8 timmar för AC-långladdningen av hybridfordon att vara fulladdad, och laddningshastigheten för AC-laddningen är i princip under 0,5C.
Fördelen med långsam laddning av AC är att laddningskostnaden är låg, och laddningen kan slutföras utan att förlita sig på laddningshögar eller delade laddningsnätverk. Men bristerna med konventionell laddning är också mycket uppenbara. Det största problemet är att laddningstiden är lång. För närvarande överstiger räckvidden för de flesta spårvagnar 400KM, och laddningstiden motsvarande konventionell laddning är cirka 8 timmar. För bilägare som behöver långväga körning är laddningsångest på vägen mycket större än andra faktorer. För det andra är laddningsläget för konventionell laddning lågströmsladdning, och dess laddningsläge är linjär laddning, vilket inte kan dra nytta av egenskaperna hos litiumbatterier.
DC snabbladdning: Problemet med att ladda elfordon med långsam AC-laddning har alltid varit en stor smärtpunkt. Med den ökande efterfrågan på högre effektivitetsladdningslösningar för nya energifordon har snabbladdningslösningar dykt upp allteftersom tiderna kräver. Snabbladdning är snabbladdning, eller markladdning. DC-laddningshögen har en inbyggd strömkonverteringsmodul, som kan omvandla växelströmmen från nätet eller energilagringsutrustningen till likström och direkt mata in den i batteriet i bilen utan att gå igenom den inbyggda laddaren för konvertering. Effekten av DC-laddning beror på batterihanteringssystemet och uteffekten från laddningshögen, och det mindre värdet av de två tas som ineffekt.
Representanten för snabbladdningsläget är Teslas superladdningsstation. Strömmen och spänningen för snabbladdningsläget är vanligtvis 150-400A och 200-750V, och laddningseffekten är större än 50kW. Denna metod är mestadels en likströmsförsörjningsmetod. Laddarens kraft på marken är stor, och utströmmen och spänningsområdet är brett. För närvarande når Teslas snabbladdningseffekt på marknaden 120Kw, vilket kan ladda 80% av elen på en halvtimme, och laddningshastigheten är nära 2C. BAIC EV200 kan nå 37Kw, och laddningshastigheten är cirka 1,3C.
Styrsystem: Konverteringsprocessen för BMS-laddningsutrustning måste också samarbeta med ledningssystemet BMS (Battery Management System) för strömbatteriet på det elektriska fordonet. Den största fördelen med BMS är att under laddningsprocessen kommer det att ändra batteriets laddningsschema i enlighet med batteriets realtidstillstånd, dess icke-linjära laddningsläge realiserar snabb laddning under de två förutsättningarna för säkerhet och batterilivslängd .
BMS funktioner inkluderar huvudsakligen följande kategorier:
Övervakning av strömtillstånd: Det mest grundläggande övervakningsinnehållet för strömtillstånd är laddningstillståndsövervakningen (SOC) av strömbatteriet. SOC hänvisar till procentandelen av återstående batterikraft och batterikapacitet, och är huvudparametern för bilägare att utvärdera räckvidden för elfordon. BMS övervakar batteriparameterinformationen (spänning, ström, temperatur, etc.) i realtid genom att anropa data från flera högprecisionssensorer på batteripaketet, och dess övervakningsnoggrannhet kan nå 1mV. Noggrann informationsövervakning plus utmärkt algoritmbearbetning säkerställer noggrannheten i bedömningen av återstående batteriström. Under daglig körning kan bilägare ställa in målvärdet för SOC för att uppnå dynamisk optimering av fordonets energiförbrukning.
Övervakning av batteritemperatur: Litiumbatterier är mycket känsliga för temperatur. Oavsett om temperaturen är för hög eller för låg, kommer det att direkt påverka battericellens prestanda, och i extrema fall kommer det att orsaka oåterkalleliga skador på batteriets prestanda. BMS kan övervakas av sensorer för att säkerställa en säker miljö för batteridrift. På vintern när temperaturen är låg kommer BMS att anropa värmesystemet för att värma battericellerna för att nå en lämplig laddningstemperatur för att undvika minskning av batteriladdningseffektiviteten; medan på sommaren när temperaturen är hög eller batteritemperaturen är för hög kommer BMS omedelbart att passera kylningen. Systemet sänker batteritemperaturen för att säkerställa körsäkerheten.
Batterienergihantering: Tillverkningsprocessfel eller inkonsekvenser i realtidstemperaturen för batterier kommer att göra att deras spänningar varierar. Under laddningsprocessen kan därför vissa celler i batteriet ha laddats helt, medan den andra delen av cellerna kanske inte är fulladdad. BMS-systemet övervakar battericellernas spänningsskillnad i realtid, justerar och minskar spänningsskillnaden mellan varje enskild battericell, säkerställer balansen i laddningen av varje battericell, förbättrar laddningseffektiviteten och minskar energiförbrukningen.
1.2 4C förväntas bli en branschtrend
Laddningsproblemet har blivit en smärtpunkt för konsumenterna. Laddningshastigheten har alltid använts under hela användningen av elfordon. Den nuvarande snabba penetrationen och expansionen av elfordon i världen har ytterligare förstärkt effekten av laddningshastighet på bilägarnas köreffektivitet och användarupplevelsen. Psykologisk förankring: Energipåfyllningen av traditionella bränslefordon är mycket snabb. I allmänna scenarier tar det inte mer än 10 minuter för bränslefordon att tanka från att de går in på macken till att de kör ut från macken. Varje motorvägsstopp. Med ett 400KMH traditionellt elfordon som exempel, är laddningshastigheten för elfordon i allmänhet uppåt 30 minuter, och det knappa antalet laddningshögar förlänger väntetiden före laddning. Den nuvarande laddningstekniken har ingen fördel jämfört med tankningsmetoden för bränslefordon. Den 10-minuters psykologiska förankringstiden för bränslefordon är alltid den första standarden för kunder att mäta laddningshastigheten för elfordon.
Supercharge-standarden skapades. Definition av C: Vanligtvis använder vi C för att uttrycka batteriets laddnings- och urladdningshastighet. För urladdning representerar 4C-urladdning den strömstyrka vid vilken batteriet är helt urladdat på 4 timmar. För laddning betyder 4C att det vid en given strömintensitet tar 1 timme att ladda batteriet helt till 400 % av dess kapacitet, det vill säga vid en given strömintensitet kan batteriet laddas helt på 15 minuter. Vad är 4C: 4C är inte en ny indikator, utan en förlängning av traditionella laddnings- och urladdningsindikatorer som 1C och 2C. Den marginella effekten av boosten är svagare. När batteriets laddningshastighet överstiger 4C ökar den tekniska svårigheten och strömtrycket på batteriet är större, men den positiva effekten som den tekniska förbättringen åstadkommer blir mindre. Därför tror vi att 4C för närvarande är den optimala lösningen som kombinerar prestandaförbättring och prisvärd batteriteknik.
Den iterativa processen för batteriladdningshastighet: I början, begränsad av den tekniska nivån vid den tiden, tillät varken laddningstekniken eller batteritekniken att batteriet laddades med en högre hastighet. Hastigheten är bara 0,1C, och ökningen av laddningshastigheten kommer att ha stor inverkan på batteriets livslängd. Med det kontinuerliga genombrottet för litiumbatteriteknik och den kontinuerliga förbättringen av BMS, har laddnings- och urladdningshastigheten för batteriet förbättrats avsevärt. Laddningshastigheten för det tidigaste långsamma AC-laddningsschemat är under 0,5C. Med den accelererade penetrationen av elfordon runt om i världen de senaste åren har laddningstekniken för kraftbatterier gjort stora genombrott, och elfordonen från 1C har snabbt utvecklats till 2C. År 2022 kommer inrikesbilar utrustade med 3C-batterier in på marknaden. Den 23 juni 2022 släppte CATL ett nytt Kirin-batteri och sa att 4C-laddning förväntas komma nästa år.
Superladdning kommer att bli det enda sättet att uppgradera laddningstekniken. Liksom nya energifordon har mobiltelefoner också ett stort krav på laddningshastighet, och laddningstekniken förbättras också ständigt i utvecklingen av mobiltelefoner: från 1983 uppnådde Motorola DynaTAC8000X laddning i 10 timmar och prata i 20 minuter, och 2014 , OPPO Hitta 7 främjad laddning Pratar i 5 minuter i 2 timmar, nu kan många modeller ladda 4500mAh-batteriet helt på 15 minuter. Laddningsprotokollet för smartphones har också uppgraderats från 5V 1.5A av USC BC 1.2 2010 till USB PD 3.1 2021, och den maximala spänningen kan stödja 48V. Vi tror att oavsett om det är en smartphone eller ett nytt energifordon, kommer realiseringen av snabbladdning att förbättra produktupplevelsen avsevärt, och det är också det enda sättet att uppgradera tekniken. I framtiden kommer även 4C-laddning för elfordon att bli en branschtrend.
1.3 Multi-enterprise distribution av superladdning
För närvarande har många företag släppt sina egna layoutplaner för snabbladdning, och relaterade modeller har släppts sedan 2021: Porsche lanserade den första 800V snabbladdningsplattformens elbil; BYD e plattform 3.0 släpptes, motsvarande konceptmodellen ocean-X; Geely Jikrypton 001 är utrustad med en 800V snabbladdningsplattform. Samtidigt släppte Huawei sin AI-blixtladdning full-stack högspänningsplattform, som förväntas uppnå 5 minuters snabbladdning till 2025.
1.3.1 Huawei: AI-blixtladdning full-stack högspänningsplattform kommer att realisera 5 minuters snabbladdning
"Högström" och "högspänning"-vägar samexisterar, och det senare är mer kostnadseffektivt. För att uppnå högre laddningseffekt för att uppnå syftet med snabbladdning är det nödvändigt att öka strömmen eller spänningen. För närvarande finns det fler företag på marknaden som använder fler "högspännings" teknikvägar än "högström". Huawei sa: När du använder "högspännings"-teknikvägen är kostnaden för fordonets BMS och batterimoduler densamma som "högströmsvägen", men eftersom den inte behöver ta hänsyn till effekten av högström, kostnaden för dess högspänningsledningsnät och värmeledningssystem är relativt lågt. 800V kan bli mainstream. Dagens vanliga modeller använder fortfarande en 200V~400V spänningsarkitektur. För att uppnå högre effekt för att uppfylla kraven på snabbladdning kan strömmen fördubblas, vilket kommer att påverka fordonets värmeavledning och prestanda. Nuförtiden har komponenter inklusive kraftenheter som SiC, högspänningskontakter och högspänningsladdningspistoler mognat. Det är ett bättre val att välja en högre spänning samtidigt som man ser till att strömmen ligger i ett relativt säkert område.
engelsk
