1. De belangrijkste technologie om het pijnpunt op te lossen: superladen
1.1 Autoladen: de bron van energie
De markt voor nieuwe energievoertuigen presteerde sterk. Momenteel is het groeitempo van nieuwe energievoertuigen aanzienlijk versneld.
De versnelling van de elektrificatie: het heeft een enorme vraag naar opladen gecreëerd. De mondiale elektrificatietrend is duidelijk zichtbaar en zal ongetwijfeld een enorme vraag naar opladen genereren.
Opladen aan boord: de energiebron voor nieuwe energievoertuigen. Anders dan brandstofvoertuigen zijn elektrische voertuigen vooral afhankelijk van de ingebouwde accu om energie te leveren. Elektrische voertuigen verbruiken tijdens het rijden continu elektriciteit. Wanneer de elektriciteit op is, moet de batterij-energie worden aangevuld. De vorm van een energiesupplement is om de energie van het elektriciteitsnet of andere energieopslagapparaten om te zetten in de energie van de batterij, en dit proces wordt opladen genoemd. Tegelijkertijd is OBC (boordlader) een sleutelcomponent geworden in het laadproces, dat voornamelijk verantwoordelijk is voor het opladen van de batterij via de aansluiting van de netspanning via de laadpaal of AC-interface.
Oplaadclassificatie: AC langzaam opladen: dat wil zeggen de traditionele oplaadmethode voor de batterij, ook bekend als conventioneel opladen. AC-laadapparatuur heeft geen stroomomvormer en levert direct wisselstroom en sluit deze aan op de auto. De ingebouwde lader zet wisselstroom om in gelijkstroom om op te laden. Daarom kan de AC-oplossing voor langzaam opladen worden opgeladen door verbinding te maken met een huishoudelijk stopcontact of een speciale oplaadpaal via de draagbare oplader die bij het voertuig wordt geleverd.
Het vermogen van AC-laden is afhankelijk van het vermogen van de ingebouwde lader. Momenteel zijn de boordladers van reguliere modellen onderverdeeld in 2 kW, 3,3 kW, 6,6 kW en andere modellen. De stroom bij AC-laden ligt over het algemeen rond de 16-32A, en de stroom kan DC of tweefasige AC en driefasige AC zijn. Momenteel duurt het 4-8 uur voordat het AC-traag opladen van hybride voertuigen volledig is opgeladen, en de laadsnelheid van het AC-laden ligt in principe onder de 0,5C.
Het voordeel van langzaam AC-laden is dat de laadkosten laag zijn en dat het opladen kan worden voltooid zonder afhankelijk te zijn van laadpalen of gedeelde oplaadnetwerken. De tekortkomingen van conventioneel opladen zijn echter ook overduidelijk. Het grootste probleem is dat de oplaadtijd lang is. Momenteel is het rijbereik van de meeste trams groter dan 400 km, en de oplaadtijd die overeenkomt met conventioneel opladen bedraagt ongeveer 8 uur. Voor autobezitters die lange afstanden moeten rijden, is de oplaadangst onderweg veel groter dan bij andere factoren. Ten tweede is de oplaadmodus van conventioneel opladen het opladen met lage stroomsterkte, en de oplaadmodus is lineair opladen, waardoor de eigenschappen van lithiumbatterijen niet goed kunnen worden benut.
DC-snelladen: Het probleem van het opladen van elektrische voertuigen met langzaam AC-laden is altijd een groot pijnpunt geweest. Met de toenemende vraag naar oplaadoplossingen met een hoger rendement voor nieuwe energievoertuigen zijn snellaadoplossingen ontstaan zoals de tijd dit vereist. Snelladen is snelladen of grondladen. De DC-laadpaal heeft een ingebouwde stroomconversiemodule, die de wisselstroom van het elektriciteitsnet of energieopslagapparatuur kan omzetten in gelijkstroom en deze rechtstreeks in de accu van de auto kan invoeren zonder dat daarvoor de ingebouwde lader nodig is. Het vermogen van DC-laden hangt af van het batterijbeheersysteem en het uitgangsvermogen van de laadstapel, en de kleinste waarde van deze twee wordt als ingangsvermogen genomen.
De vertegenwoordiger van de snellaadmodus is het Tesla-superlaadstation. De stroom en spanning van de snellaadmodus zijn over het algemeen 150-400A en 200-750V, en het laadvermogen is groter dan 50 kW. Deze methode is meestal een gelijkstroomvoedingsmethode. Het vermogen van de oplader op de grond is groot en het uitgangsstroom- en spanningsbereik is breed. Momenteel bereikt het snellaadvermogen van Tesla op de markt 120 kW, waarmee 80% van de elektriciteit in een half uur kan worden opgeladen, en de laadsnelheid ligt dicht bij 2 graden Celsius. BAIC EV200 kan 37 kW bereiken en de laadsnelheid is ongeveer 1,3 graden Celsius.
Controlesysteem: Het conversieproces van BMS-laadapparatuur moet ook samenwerken met het managementsysteem BMS (Battery Management System) van de stroombatterij op het elektrische voertuig. Het grootste voordeel van BMS is dat tijdens het laadproces het laadschema van de batterij wordt gewijzigd op basis van de realtime status van de batterij. De niet-lineaire oplaadmodus realiseert snel opladen onder de twee voorwaarden van veiligheid en levensduur van de batterij .
De functies van BMS omvatten hoofdzakelijk de volgende categorieën:
Bewaking van de energiestatus: De meest elementaire inhoud voor het monitoren van de energiestatus is de bewaking van de laadstatus (SOC) van de accu. SOC verwijst naar het percentage van het resterende batterijvermogen en de batterijcapaciteit, en is de belangrijkste parameter voor autobezitters om het rijbereik van elektrische voertuigen te evalueren. Het BMS bewaakt de batterijparameterinformatie (spanning, stroom, temperatuur, enz.) in realtime door de gegevens van meerdere uiterst nauwkeurige sensoren op het batterijpakket op te roepen, en de nauwkeurigheid van de monitoring kan 1 mV bereiken. Nauwkeurige informatiebewaking en uitstekende algoritmeverwerking zorgen voor de nauwkeurigheid van de beoordeling van het resterende batterijvermogen. Tijdens het dagelijks rijden kunnen autobezitters de doelwaarde van de SOC instellen om een dynamische optimalisatie van het energieverbruik van het voertuig te bereiken.
Bewaking van de batterijtemperatuur: Lithiumbatterijen zijn zeer gevoelig voor temperatuur. Of de temperatuur nu te hoog of te laag is, het heeft een directe invloed op de prestaties van de batterijcel en in extreme gevallen zal het onomkeerbare schade aan de prestaties van de batterij veroorzaken. BMS kan worden gemonitord door sensoren om een veilige omgeving voor batterijvoeding te garanderen. In de winter, wanneer de temperatuur laag is, zal het BMS het verwarmingssysteem oproepen om de batterijcellen te verwarmen om een geschikte laadtemperatuur te bereiken om vermindering van de laadefficiëntie van de batterij te voorkomen; terwijl in de zomer, wanneer de temperatuur hoog is of de accutemperatuur te hoog is, het BMS de koeling onmiddellijk zal passeren. Het systeem verlaagt de accutemperatuur om de rijveiligheid te garanderen.
Energiebeheer van batterijen: Fouten in het productieproces of inconsistenties in de realtime temperatuur van batterijen zullen ervoor zorgen dat de spanningen variëren. Daarom kunnen sommige cellen in de batterij tijdens het laadproces volledig zijn opgeladen, terwijl het andere deel van de cellen mogelijk niet volledig is opgeladen. Het BMS-systeem bewaakt het spanningsverschil tussen de batterijcellen in realtime, past het spanningsverschil tussen elke afzonderlijke batterijcel aan en vermindert het, zorgt voor een evenwichtige laadbalans van elke batterijcel, verbetert de laadefficiëntie en vermindert het energieverbruik.
1.2 4C zal naar verwachting een trend in de sector worden
Het laadprobleem is een pijnpunt geworden voor consumenten. Bij het gebruik van elektrische voertuigen is altijd gebruik gemaakt van de laadsnelheid. De huidige snelle penetratie en uitbreiding van elektrische voertuigen in de wereld heeft de impact van de laadsnelheid op de rijefficiëntie van autobezitters en de gebruikerservaring verder vergroot. Psychologische verankering: De energieaanvulling van traditionele brandstofvoertuigen gaat erg snel. In algemene scenario's duurt het niet meer dan 10 minuten voordat brandstofvoertuigen tanken vanaf het binnenkomen van het benzinestation tot het verlaten van het benzinestation. Elke snelwegstop. Als we een traditioneel elektrisch voertuig met een snelheid van 400 km/h als voorbeeld nemen, bedraagt de laadsnelheid van elektrische voertuigen over het algemeen meer dan 30 minuten, en het krappe aantal laadpalen verlengt de wachttijd voor het opladen. De huidige laadtechnologie heeft geen voordeel ten opzichte van de tankmethode van brandstofvoertuigen. De psychologische ankertijd van 10 minuten van brandstofvoertuigen is altijd de eerste standaard voor klanten om de laadsnelheid van elektrische voertuigen te meten.
De Supercharge-standaard werd bedacht. Definitie van C: Meestal gebruiken we C om de laad- en ontlaadsnelheid van de batterij uit te drukken. Voor ontlading vertegenwoordigt 4C-ontlading de huidige sterkte waarbij de batterij in 4 uur volledig wordt ontladen. Voor opladen betekent 4C dat het bij een gegeven stroomsterkte 1 uur duurt om de batterij volledig op te laden tot 400% van zijn capaciteit. Dat wil zeggen dat bij een gegeven stroomsterkte de batterij in 15 minuten volledig kan worden opgeladen. Wat is 4C: 4C is geen nieuwe indicator, maar een uitbreiding van traditionele laad- en ontlaadindicatoren zoals 1C en 2C. Het marginale effect van de boost is zwakker. Wanneer de laadsnelheid van de batterij 4C overschrijdt, neemt de technische moeilijkheid toe en is de huidige druk op de batterij groter, maar het positieve effect dat door de technische verbetering wordt veroorzaakt, wordt kleiner. Daarom zijn wij van mening dat 4C momenteel de optimale oplossing is die prestatieverbetering en betaalbaarheid van batterijtechnologie combineert.
Het iteratieve proces van het opladen van de batterij: In het begin, beperkt door het technologische niveau van dat moment, stonden noch de oplaadtechnologie, noch de batterijtechnologie toe dat de batterij met een hogere snelheid werd opgeladen. De snelheid bedraagt slechts 0,1 °C en de verhoging van de oplaadsnelheid zal een grote impact hebben op de levensduur van de batterij. Met de voortdurende doorbraak van de lithiumbatterijtechnologie en de voortdurende verbetering van BMS is de laad- en ontlaadsnelheid van de batterij aanzienlijk verbeterd. De laadsnelheid van het vroegste AC-langzaamlaadschema ligt onder de 0,5C. Met de versnelde penetratie van elektrische voertuigen over de hele wereld de afgelopen jaren heeft de oplaadtechnologie van stroombatterijen grote doorbraken geboekt, en de elektrische voertuigen van 1C zijn snel geëvolueerd naar 2C. In 2022 zullen binnenlandse auto's uitgerust met 3C-batterijen op de markt komen. Op 23 juni 2022 bracht CATL een nieuwe Kirin-batterij uit en zei dat 4C-opladen naar verwachting volgend jaar zal verschijnen.
Superladen wordt de enige manier om de oplaadtechnologie te upgraden. Net als nieuwe energievoertuigen hebben mobiele telefoons ook een sterke vraag naar oplaadsnelheid, en de oplaadtechnologie wordt ook voortdurend verbeterd in het proces van de ontwikkeling van mobiele telefoons: vanaf 1983 bereikte de Motorola DynaTAC8000X opladen gedurende 10 uur en praten gedurende 20 minuten, en in 2014 , OPPO Find 7 gepromoot opladen 5 minuten praten gedurende 2 uur, nu kunnen veel modellen de 4500 mAh-batterij in 15 minuten volledig opladen. Het oplaadprotocol van smartphones is ook geüpgraded van 5V 1,5A van USC BC 1.2 in 2010 naar USB PD 3.1 in 2021, en de maximale spanning kan 48V ondersteunen. Wij zijn van mening dat, of het nu gaat om een smartphone of een nieuw energievoertuig, de realisatie van snelladen de productervaring aanzienlijk zal verbeteren, en het is ook de enige manier om de technologie te upgraden. In de toekomst zal 4C-laden voor elektrische voertuigen ook een trend in de sector worden.
1.3 Multi-enterprise inzet van superladen
Momenteel hebben veel bedrijven hun eigen lay-outplannen voor snelladen uitgebracht, en sinds 2021 zijn er gerelateerde modellen uitgebracht: Porsche lanceerde de eerste elektrische auto met snellaadplatform van 800 V; BYD e-platform 3.0 werd uitgebracht, overeenkomend met het conceptmodel ocean-X; Geely Jikrypton 001 is uitgerust met een 800V snellaadplatform. Tegelijkertijd bracht Huawei zijn AI-flash-opladen full-stack hoogspanningsplatform uit, dat naar verwachting in 2025 snel opladen in 5 minuten zal bereiken.
1.3.1 Huawei: AI-flash-opladend full-stack hoogspanningsplatform zal snel opladen in 5 minuten mogelijk maken
Paden met "hoge stroom" en "hoge spanning" bestaan naast elkaar, en dit laatste is kosteneffectiever. Om een hoger laadvermogen te bereiken en het doel van snel opladen te bereiken, is het noodzakelijk om de stroom of spanning te verhogen. Momenteel zijn er meer bedrijven op de markt die meer 'hoogspannings'-technologiepaden gebruiken dan 'hoge stroom'. Huawei zei: Bij gebruik van het ‘hoogspannings’-technologiepad zijn de kosten van het BMS en de batterijmodules van het voertuig hetzelfde als het ‘hoge stroom’-pad, maar omdat er geen rekening hoeft te worden gehouden met de impact van hoge stroom, zijn de kosten van de hoogspanningskabelboom en het thermische beheersysteem zijn relatief laag. 800V kan de mainstream worden. De huidige reguliere modellen gebruiken nog steeds een spanningsarchitectuur van 200V~400V. Om een hoger vermogen te bereiken om aan de snellaadvereisten te voldoen, kan de stroom verdubbelen, wat de warmteafvoer en prestaties van het voertuig zal beïnvloeden. Tegenwoordig zijn componenten, waaronder voedingsapparaten zoals SiC, hoogspanningsconnectoren en hoogspanningslaadpistolen, volwassen geworden. Het is een betere keuze om een hogere spanning te kiezen en er tegelijkertijd voor te zorgen dat de stroom zich binnen een relatief veilig bereik bevindt.
Engels
