Medan pertempuran di era pengisian kendaraan listrik!

1. Teknologi kunci untuk mengatasi masalah tersebut - pengisian daya super

1.1 Pengisian Mobil: Sumber Energi

Pasar kendaraan energi baru memiliki kinerja yang kuat. Saat ini, laju pertumbuhan kendaraan energi baru telah meningkat secara signifikan.

Percepatan elektrifikasi: Hal ini telah menciptakan permintaan yang sangat besar terhadap pengisian daya. Tren elektrifikasi global sudah jelas terlihat, yang pasti akan menghasilkan permintaan pengisian daya yang sangat besar.

Pengisian daya di dalam pesawat: sumber energi untuk kendaraan energi baru. Berbeda dari kendaraan bahan bakar, kendaraan listrik terutama mengandalkan baterai daya yang terpasang di dalamnya untuk menyediakan energi. Kendaraan listrik mengkonsumsi listrik secara terus menerus selama berkendara. Ketika listrik habis maka energi baterai perlu diisi ulang. Bentuk suplemen energinya adalah mengubah energi jaringan atau perangkat penyimpanan energi lainnya menjadi energi baterai, dan proses ini disebut pengisian daya. Pada saat yang sama, OBC (pengisi daya terpasang) telah menjadi komponen kunci dalam proses pengisian daya, yang terutama bertanggung jawab untuk mengisi daya baterai melalui sambungan tegangan jaringan melalui tumpukan pengisian daya atau antarmuka AC.

Klasifikasi pengisian daya: Pengisian daya AC lambat: yaitu metode pengisian baterai tradisional, juga dikenal sebagai pengisian daya konvensional. Peralatan pengisi daya AC tidak memiliki konverter daya, dan langsung mengeluarkan daya AC dan menghubungkannya ke mobil. Pengisi daya terpasang mengubah daya AC menjadi daya DC untuk pengisian daya. Oleh karena itu, solusi pengisian daya AC yang lambat dapat diisi dayanya dengan menghubungkan ke catu daya rumah tangga atau tumpukan pengisian daya khusus melalui pengisi daya portabel yang disertakan dengan kendaraan.

Kekuatan pengisian daya AC bergantung pada daya pengisi daya terpasang. Saat ini, pengisi daya terpasang model utama dibagi menjadi 2Kw, 3.3Kw, 6.6Kw dan model lainnya. Arus pengisian AC umumnya sekitar 16-32A, dan arusnya bisa DC atau AC dua fasa dan AC tiga fasa. Saat ini, diperlukan waktu 4-8 jam agar pengisian daya AC lambat pada kendaraan hibrida terisi penuh, dan tingkat pengisian daya AC pada dasarnya di bawah 0,5C.

Keuntungan pengisian daya AC lambat adalah biaya pengisiannya rendah, dan pengisian daya dapat diselesaikan tanpa bergantung pada tumpukan pengisian daya atau jaringan pengisian daya bersama. Namun kekurangan pengisian daya konvensional juga sangat kentara. Masalah terbesarnya adalah waktu pengisian yang lama. Saat ini, daya jelajah sebagian besar trem melebihi 400KM, dan waktu pengisian daya yang sesuai dengan pengisian daya konvensional adalah sekitar 8 jam. Bagi pemilik mobil yang membutuhkan berkendara jarak jauh, rasa cemas di jalan raya jauh lebih besar dibandingkan faktor lainnya. Kedua, mode pengisian daya konvensional adalah pengisian daya arus rendah, dan mode pengisian dayanya adalah pengisian linier, yang tidak dapat memanfaatkan karakteristik baterai litium dengan baik.

Pengisian cepat DC: Masalah pengisian daya kendaraan listrik dengan pengisian daya AC yang lambat selalu menjadi masalah utama. Dengan meningkatnya permintaan akan solusi pengisian daya yang lebih efisien untuk kendaraan energi baru, solusi pengisian cepat telah muncul seiring dengan kebutuhan. Pengisian cepat adalah pengisian cepat, atau pengisian daya di darat. Tumpukan pengisian daya DC memiliki modul konversi daya internal, yang dapat mengubah daya AC dari jaringan atau peralatan penyimpanan energi menjadi daya DC dan langsung memasukkannya ke dalam baterai di mobil tanpa melalui pengisi daya terpasang untuk konversi. Kekuatan pengisian DC bergantung pada sistem manajemen baterai dan daya keluaran tumpukan pengisi daya, dan nilai yang lebih kecil dari keduanya diambil sebagai daya masukan.

Perwakilan dari mode pengisian cepat adalah stasiun pengisian super Tesla. Arus dan tegangan mode pengisian cepat umumnya 150-400A dan 200-750V, dan daya pengisian lebih besar dari 50kW. Metode ini sebagian besar merupakan metode catu daya DC. Kekuatan pengisi daya di tanah besar, dan rentang arus dan tegangan keluaran lebar. Saat ini, daya pengisian cepat Tesla di pasaran mencapai 120Kw, yang dapat mengisi 80% listrik dalam waktu setengah jam, dan kecepatan pengisiannya mendekati 2C. BAIC EV200 dapat mencapai 37Kw, dan kecepatan pengisian daya sekitar 1,3C.

Sistem kendali: Proses konversi peralatan pengisian BMS juga perlu bekerjasama dengan sistem pengelolaan BMS (Battery Management System) daya baterai pada kendaraan listrik. Keuntungan terbesar BMS adalah selama proses pengisian, ia akan mengubah skema pengisian baterai sesuai dengan keadaan baterai secara real-time, mode pengisian non-liniernya mewujudkan pengisian cepat berdasarkan dua prasyarat keselamatan dan masa pakai baterai. .

Fungsi BMS terutama mencakup kategori berikut:

Pemantauan status daya: Konten pemantauan status daya yang paling dasar adalah pemantauan status pengisian daya (SOC) pada baterai daya. SOC mengacu pada persentase sisa daya baterai dan kapasitas baterai, dan merupakan parameter utama bagi pemilik mobil untuk mengevaluasi daya jelajah kendaraan listrik. BMS memantau informasi parameter baterai (tegangan, arus, suhu, dll.) secara real time dengan memanggil data beberapa sensor presisi tinggi pada baterai, dan akurasi pemantauannya dapat mencapai 1mV. Pemantauan informasi yang akurat ditambah pemrosesan algoritme yang sangat baik memastikan keakuratan penilaian sisa daya baterai. Selama berkendara sehari-hari, pemilik mobil dapat menetapkan target nilai SOC untuk mencapai optimalisasi konsumsi energi kendaraan secara dinamis.

Pemantauan suhu baterai: Baterai litium sangat sensitif terhadap suhu. Apakah suhunya terlalu tinggi atau terlalu rendah, hal ini akan berdampak langsung pada kinerja sel baterai, dan dalam kasus ekstrem, akan menyebabkan kerusakan permanen pada kinerja baterai. BMS dapat dipantau oleh sensor untuk memastikan lingkungan yang aman untuk pengoperasian baterai. Di musim dingin ketika suhu rendah, BMS akan memanggil sistem pemanas untuk memanaskan sel baterai hingga mencapai suhu pengisian yang sesuai untuk menghindari penurunan efisiensi pengisian baterai; sedangkan di musim panas ketika suhu tinggi atau suhu baterai terlalu tinggi, BMS akan segera melewati pendinginan. Sistem menurunkan suhu baterai untuk menjamin keselamatan berkendara.

Manajemen energi baterai: Kesalahan proses manufaktur atau ketidakkonsistenan suhu baterai secara real-time akan menyebabkan voltase baterai bervariasi. Oleh karena itu, pada saat proses pengisian, beberapa sel pada baterai mungkin telah terisi penuh, sedangkan bagian sel lainnya mungkin belum terisi penuh. Sistem BMS memonitor perbedaan tegangan sel baterai secara real time, menyesuaikan dan mengurangi perbedaan tegangan antara setiap sel baterai, memastikan keseimbangan pengisian setiap sel baterai, meningkatkan efisiensi pengisian daya, dan mengurangi konsumsi energi.

1.2 4C diperkirakan akan menjadi tren industri

Masalah pengisian daya telah menjadi masalah bagi konsumen. Kecepatan pengisian selalu digunakan sepanjang penggunaan kendaraan listrik. Penetrasi dan perluasan kendaraan listrik yang pesat saat ini di dunia semakin memperkuat dampak kecepatan pengisian daya terhadap efisiensi berkendara pemilik mobil dan pengalaman pengguna. Penahan psikologis: Pengisian ulang energi pada kendaraan berbahan bakar tradisional sangat cepat. Dalam skenario umum, kendaraan bahan bakar membutuhkan waktu tidak lebih dari 10 menit untuk mengisi bahan bakar mulai dari memasuki SPBU hingga keluar dari SPBU. Setiap pemberhentian jalan raya. Mengambil contoh kendaraan listrik tradisional berkecepatan 400KMH, kecepatan pengisian kendaraan listrik umumnya lebih dari 30 menit, dan jumlah tumpukan pengisian yang padat memperpanjang waktu tunggu pra-pengisian. Teknologi pengisian bahan bakar saat ini tidak memiliki keunggulan dibandingkan metode pengisian bahan bakar kendaraan. Waktu penahan psikologis kendaraan bahan bakar 10 menit selalu menjadi standar pertama bagi pelanggan untuk mengukur kecepatan pengisian kendaraan listrik.

Standar Supercharging telah disusun. Definisi C: Biasanya, kita menggunakan C untuk menyatakan laju pengisian dan pengosongan baterai. Untuk pengosongan, pengosongan 4C mewakili kekuatan arus saat baterai terisi penuh dalam 4 jam. Untuk pengisian daya 4C artinya pada intensitas arus tertentu diperlukan waktu 1 jam untuk mengisi penuh baterai hingga 400% dari kapasitasnya, artinya pada intensitas arus tertentu baterai dapat terisi penuh dalam waktu 15 menit. Apa itu 4C: 4C bukanlah indikator baru, melainkan perpanjangan dari indikator pengisian dan pengosongan tradisional seperti 1C dan 2C. Efek marjinal dari peningkatan ini lebih lemah. Ketika tingkat pengisian baterai melebihi 4C, kesulitan teknis meningkat dan tekanan arus pada baterai lebih besar, namun efek positif yang ditimbulkan oleh peningkatan teknis menjadi lebih kecil. Oleh karena itu, kami percaya bahwa 4C saat ini merupakan solusi optimal yang menggabungkan peningkatan kinerja dan keterjangkauan teknologi baterai.

Proses berulang tingkat pengisian daya baterai: Pada masa-masa awal, dibatasi oleh tingkat teknologi pada saat itu, baik teknologi pengisian daya maupun teknologi baterai tidak memungkinkan baterai diisi pada tingkat yang lebih tinggi. Kecepatannya hanya 0,1C, dan peningkatan kecepatan pengisian daya akan berdampak besar pada masa pakai baterai. Dengan terobosan berkelanjutan dalam teknologi baterai litium dan peningkatan berkelanjutan pada BMS, laju pengisian dan pengosongan baterai telah meningkat secara signifikan. Tingkat pengisian skema pengisian lambat AC paling awal adalah di bawah 0,5C. Dengan percepatan penetrasi kendaraan listrik di seluruh dunia dalam beberapa tahun terakhir, teknologi pengisian daya baterai telah membuat terobosan besar, dan kendaraan listrik dari 1C dengan cepat berevolusi menjadi 2C. Pada tahun 2022, mobil dalam negeri yang dilengkapi baterai 3C akan memasuki pasar. Pada tanggal 23 Juni 2022, CATL merilis baterai Kirin baru dan mengatakan bahwa pengisian daya 4C diperkirakan akan tiba tahun depan.

Pengisian daya super akan menjadi satu-satunya cara untuk meningkatkan teknologi pengisian daya. Seperti kendaraan energi baru, ponsel juga memiliki permintaan yang tinggi akan kecepatan pengisian daya, dan teknologi pengisian daya juga terus meningkat dalam proses pengembangan ponsel: sejak tahun 1983, Motorola DynaTAC8000X mampu mengisi daya selama 10 jam dan berbicara selama 20 menit, dan pada tahun 2014 , OPPO Find 7 dipromosikan pengisian daya Berbicara selama 5 menit selama 2 jam, kini banyak model yang dapat mengisi penuh baterai 4500mAh dalam 15 menit. Protokol pengisian daya ponsel cerdas juga telah ditingkatkan dari 5V 1,5A USC BC 1.2 pada tahun 2010 menjadi USB PD 3.1 pada tahun 2021, dan tegangan maksimum dapat mendukung 48V. Kami percaya apakah itu ponsel pintar atau kendaraan energi baru, realisasi pengisian cepat akan sangat meningkatkan pengalaman produk, dan ini juga merupakan satu-satunya cara untuk meningkatkan teknologi. Ke depan, pengisian daya 4C untuk kendaraan listrik juga akan menjadi tren industri.

1.3 Penerapan pengisian super multi-perusahaan

Saat ini, banyak perusahaan telah merilis rencana tata letak pengisian cepat mereka sendiri, dan model terkait telah dirilis sejak tahun 2021: Porsche meluncurkan mobil listrik platform pengisian cepat 800V pertama; BYD e platform 3.0 dirilis, sesuai dengan model konsep ocean-X; Geely Jikrypton 001 dilengkapi dengan platform pengisian cepat 800V. Pada saat yang sama, Huawei merilis platform tegangan tinggi full-stack pengisian daya flash AI, yang diharapkan dapat mencapai pengisian cepat 5 menit pada tahun 2025.

1.3.1 Huawei: AI flash mengisi platform tegangan tinggi tumpukan penuh akan mewujudkan pengisian cepat 5 menit

Jalur "arus tinggi" dan "tegangan tinggi" hidup berdampingan, dan jalur "tegangan tinggi" lebih hemat biaya. Untuk mencapai daya pengisian yang lebih tinggi untuk mencapai tujuan pengisian cepat, perlu untuk meningkatkan arus atau tegangan. Saat ini, terdapat lebih banyak perusahaan di pasar yang lebih banyak mengadopsi jalur teknologi "tegangan tinggi" daripada "arus tinggi". Huawei mengatakan: Saat menggunakan jalur teknologi "tegangan tinggi", biaya BMS dan modul baterai kendaraan sama dengan jalur "arus tinggi", tetapi karena tidak perlu mempertimbangkan dampak arus tinggi, maka biayanya rangkaian kabel tegangan tinggi dan sistem manajemen termalnya relatif rendah. 800V mungkin menjadi arus utama. Model arus utama saat ini masih menggunakan arsitektur tegangan 200V~400V. Untuk mencapai daya yang lebih tinggi guna memenuhi persyaratan pengisian cepat, arus dapat berlipat ganda, yang akan mempengaruhi pembuangan panas dan kinerja kendaraan. Saat ini, komponen termasuk perangkat listrik seperti SiC, konektor tegangan tinggi, dan senjata pengisi daya tegangan tinggi telah matang. Merupakan pilihan yang lebih baik untuk memilih tegangan yang lebih tinggi sambil memastikan bahwa arus berada dalam kisaran yang relatif aman.