สมรภูมิแห่งการชาร์จรถยนต์ไฟฟ้ายุคใหม่!

1. เทคโนโลยีสำคัญในการแก้ Pain Point - Super Charge

1.1 การชาร์จไฟรถยนต์: แหล่งที่มาของพลังงาน

ตลาดรถยนต์พลังงานใหม่เติบโตอย่างแข็งแกร่ง ปัจจุบันอัตราการเติบโตของรถยนต์พลังงานใหม่มีการเติบโตอย่างรวดเร็ว

ความเร่งของการใช้พลังงานไฟฟ้า: ทำให้เกิดความต้องการการชาร์จอย่างมาก แนวโน้มการใช้พลังงานไฟฟ้าทั่วโลกเห็นได้ชัดเจน ซึ่งคาดว่าจะสร้างความต้องการการชาร์จมหาศาล

การชาร์จออนบอร์ด: แหล่งพลังงานสำหรับรถยนต์พลังงานใหม่ แตกต่างจากรถยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิง ยานพาหนะไฟฟ้าส่วนใหญ่พึ่งพาแบตเตอรี่พลังงานออนบอร์ดเพื่อให้พลังงาน ยานพาหนะไฟฟ้าใช้พลังงานไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องระหว่างการขับขี่ เมื่อไฟฟ้าหมดจำเป็นต้องเติมพลังงานแบตเตอรี่ รูปแบบการเสริมพลังงานของมันคือการแปลงพลังงานของกริดหรืออุปกรณ์กักเก็บพลังงานอื่นๆ ให้เป็นพลังงานของแบตเตอรี่ และกระบวนการนี้เรียกว่าการชาร์จ ในเวลาเดียวกัน OBC (เครื่องชาร์จในตัว) ได้กลายเป็นองค์ประกอบสำคัญในกระบวนการชาร์จ ซึ่งมีหน้าที่หลักในการชาร์จแบตเตอรี่ผ่านการเชื่อมต่อแรงดันไฟฟ้าของกริดผ่านกองชาร์จหรืออินเทอร์เฟซ AC

การจำแนกประเภทการชาร์จ: การชาร์จแบบ AC ช้า: นั่นคือวิธีการชาร์จแบตเตอรี่แบบดั้งเดิมหรือที่เรียกว่าการชาร์จแบบทั่วไป อุปกรณ์ชาร์จ AC ไม่มีตัวแปลงไฟ แต่จะจ่ายไฟ AC โดยตรงและเชื่อมต่อกับรถยนต์ เครื่องชาร์จในตัวจะแปลงไฟ AC เป็นไฟ DC สำหรับการชาร์จ ดังนั้น โซลูชันการชาร์จ AC ช้าจึงสามารถชาร์จได้โดยการเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟในครัวเรือนหรือกองชาร์จเฉพาะผ่านเครื่องชาร์จแบบพกพาที่มาพร้อมกับรถยนต์

พลังของการชาร์จ AC ขึ้นอยู่กับพลังของเครื่องชาร์จในตัว ปัจจุบันเครื่องชาร์จแบบออนบอร์ดของรุ่นกระแสหลักแบ่งออกเป็น 2Kw, 3.3Kw, 6.6Kw และรุ่นอื่นๆ โดยทั่วไปกระแสการชาร์จ AC จะอยู่ที่ประมาณ 16-32A และกระแสอาจเป็น DC หรือ AC สองเฟสและ AC สามเฟส ในปัจจุบัน การชาร์จแบบช้า AC ของรถยนต์ไฮบริดจะใช้เวลาประมาณ 4-8 ชั่วโมงจึงจะชาร์จเต็ม และโดยทั่วไปอัตราการชาร์จของการชาร์จ AC นั้นต่ำกว่า 0.5C

ข้อดีของการชาร์จแบบ AC ช้าก็คือต้นทุนการชาร์จต่ำ และการชาร์จสามารถทำได้โดยไม่ต้องอาศัยแท่นชาร์จหรือเครือข่ายการชาร์จที่ใช้ร่วมกัน อย่างไรก็ตามข้อบกพร่องของการชาร์จแบบธรรมดาก็ชัดเจนเช่นกัน ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดคือเวลาในการชาร์จนาน ปัจจุบัน ระยะการเดินทางของรถรางส่วนใหญ่เกิน 400 กม. และเวลาในการชาร์จที่สอดคล้องกับการชาร์จแบบธรรมดาคือประมาณ 8 ชั่วโมง สำหรับเจ้าของรถที่ต้องการขับรถทางไกล ความกังวลเรื่องการชาร์จบนท้องถนนมีมากกว่าปัจจัยอื่นๆ มาก ประการที่สอง โหมดการชาร์จของการชาร์จแบบธรรมดาคือการชาร์จด้วยกระแสไฟต่ำ และโหมดการชาร์จเป็นแบบการชาร์จเชิงเส้น ซึ่งไม่สามารถใช้คุณลักษณะของแบตเตอรี่ลิเธียมให้เกิดประโยชน์ได้

การชาร์จ DC อย่างรวดเร็ว: ปัญหาในการชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าด้วยการชาร์จ AC ช้าถือเป็นปัญหาสำคัญมาโดยตลอด ด้วยความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับโซลูชันการชาร์จที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้นสำหรับรถยนต์พลังงานใหม่ โซลูชันการชาร์จอย่างรวดเร็วจึงเกิดขึ้นตามเวลาที่ต้องการ การชาร์จแบบเร็วคือการชาร์จแบบเร็วหรือการชาร์จภาคพื้นดิน แท่นชาร์จ DC มีโมดูลแปลงพลังงานในตัว ซึ่งสามารถแปลงไฟ AC ของกริดหรืออุปกรณ์จัดเก็บพลังงานเป็นไฟ DC และป้อนลงในแบตเตอรี่ในรถยนต์โดยตรงโดยไม่ต้องผ่านเครื่องชาร์จในรถยนต์เพื่อทำการแปลง กำลังของการชาร์จแบบ DC ขึ้นอยู่กับระบบการจัดการแบตเตอรี่และกำลังไฟเอาท์พุตของกองชาร์จ และค่าที่น้อยกว่าของทั้งสองจะถือเป็นกำลังไฟฟ้าเข้า

ตัวแทนของโหมดการชาร์จเร็วคือสถานีชาร์จซุปเปอร์ของ Tesla กระแสและแรงดันไฟฟ้าของโหมดการชาร์จเร็วโดยทั่วไปอยู่ที่ 150-400A และ 200-750V และกำลังการชาร์จมากกว่า 50kW วิธีนี้ส่วนใหญ่เป็นวิธีการจ่ายไฟ DC พลังของเครื่องชาร์จบนพื้นมีขนาดใหญ่ และกระแสไฟขาออกและช่วงแรงดันไฟฟ้ากว้าง ปัจจุบัน กำลังการชาร์จที่รวดเร็วของ Tesla ในตลาดสูงถึง 120Kw ซึ่งสามารถชาร์จไฟฟ้าได้ 80% ภายในครึ่งชั่วโมง และอัตราการชาร์จใกล้เคียงกับ 2C BAIC EV200 สามารถเข้าถึง 37Kw และอัตราการชาร์จอยู่ที่ประมาณ 1.3C

ระบบควบคุม: กระบวนการแปลงอุปกรณ์ชาร์จ BMS ยังต้องร่วมมือกับระบบการจัดการ BMS (ระบบการจัดการแบตเตอรี่) ของแบตเตอรี่พลังงานในรถยนต์ไฟฟ้า ข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดของ BMS คือในระหว่างกระบวนการชาร์จ มันจะเปลี่ยนรูปแบบการชาร์จของแบตเตอรี่ตามสถานะเรียลไทม์ของแบตเตอรี่ โหมดการชาร์จแบบไม่เชิงเส้นทำให้การชาร์จรวดเร็วภายใต้ข้อกำหนดเบื้องต้นสองประการด้านความปลอดภัยและอายุการใช้งานแบตเตอรี่ .

หน้าที่ของ BMS ส่วนใหญ่ประกอบด้วยประเภทต่อไปนี้:

การตรวจสอบสถานะพลังงาน: เนื้อหาการตรวจสอบสถานะพลังงานขั้นพื้นฐานที่สุดคือการตรวจสอบสถานะการชาร์จ (SOC) ของแบตเตอรี่พลังงาน SOC หมายถึงเปอร์เซ็นต์ของพลังงานแบตเตอรี่ที่เหลืออยู่และความจุของแบตเตอรี่ และเป็นพารามิเตอร์หลักสำหรับเจ้าของรถในการประเมินระยะการเดินทางของยานพาหนะไฟฟ้า BMS ตรวจสอบข้อมูลพารามิเตอร์ของแบตเตอรี่ (แรงดันไฟฟ้า กระแส อุณหภูมิ ฯลฯ) แบบเรียลไทม์โดยการเรียกข้อมูลของเซ็นเซอร์ความแม่นยำสูงหลายตัวบนชุดแบตเตอรี่ และความแม่นยำในการตรวจสอบสามารถเข้าถึง 1mV การตรวจสอบข้อมูลที่แม่นยำพร้อมการประมวลผลอัลกอริธึมที่ยอดเยี่ยมทำให้มั่นใจในความแม่นยำของการประเมินพลังงานที่เหลืออยู่ของแบตเตอรี่ ในระหว่างการขับขี่ในแต่ละวัน เจ้าของรถสามารถตั้งค่าเป้าหมายของ SOC เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานของยานพาหนะแบบไดนามิกได้

การตรวจสอบอุณหภูมิแบตเตอรี่: แบตเตอรี่ลิเธียมมีความไวต่ออุณหภูมิสูง ไม่ว่าอุณหภูมิสูงเกินไปหรือต่ำเกินไป จะส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพของเซลล์แบตเตอรี่ และในกรณีที่รุนแรง ก็จะทำให้เกิดความเสียหายต่อประสิทธิภาพของแบตเตอรี่อย่างถาวร เซ็นเซอร์สามารถตรวจสอบ BMS เพื่อให้แน่ใจว่ามีสภาพแวดล้อมที่ปลอดภัยสำหรับการใช้งานแบตเตอรี่ ในฤดูหนาวเมื่ออุณหภูมิต่ำ BMS จะเรียกระบบทำความร้อนเพื่อให้ความร้อนแก่เซลล์แบตเตอรี่เพื่อให้ได้อุณหภูมิการชาร์จที่เหมาะสม เพื่อหลีกเลี่ยงการลดประสิทธิภาพการชาร์จแบตเตอรี่ ในขณะที่ฤดูร้อนเมื่ออุณหภูมิสูงหรืออุณหภูมิแบตเตอรี่สูงเกินไป BMS จะผ่านการทำความเย็นทันที ระบบจะลดอุณหภูมิแบตเตอรี่ลงเพื่อความปลอดภัยในการขับขี่

การจัดการพลังงานแบตเตอรี่: ข้อผิดพลาดในกระบวนการผลิตหรือความไม่สอดคล้องกันในอุณหภูมิแบบเรียลไทม์ของแบตเตอรี่จะทำให้แรงดันไฟฟ้าแตกต่างกันไป ดังนั้นในระหว่างกระบวนการชาร์จ เซลล์บางเซลล์ในแบตเตอรี่อาจได้รับการชาร์จจนเต็มแล้ว ในขณะที่เซลล์ส่วนอื่นๆ อาจไม่ได้ชาร์จจนเต็ม ระบบ BMS จะตรวจสอบความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าของเซลล์แบตเตอรี่แบบเรียลไทม์ ปรับและลดความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าระหว่างเซลล์แบตเตอรี่แต่ละเซลล์ ช่วยให้มั่นใจถึงความสมดุลในการชาร์จของเซลล์แบตเตอรี่แต่ละเซลล์ ปรับปรุงประสิทธิภาพการชาร์จ และลดการใช้พลังงาน

1.2 4C คาดว่าจะกลายเป็นเทรนด์ของอุตสาหกรรม

ปัญหาการชาร์จกลายเป็นปัญหาของผู้บริโภค ความเร็วในการชาร์จจะถูกใช้ตลอดการใช้งานรถยนต์ไฟฟ้า การเจาะและการขยายตัวอย่างรวดเร็วของยานพาหนะไฟฟ้าในโลกในปัจจุบันได้ขยายผลกระทบของความเร็วในการชาร์จต่อประสิทธิภาพการขับขี่ของเจ้าของรถยนต์และประสบการณ์ผู้ใช้ การยึดเหนี่ยวทางจิตวิทยา: การเติมพลังงานของยานพาหนะที่ใช้เชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมนั้นรวดเร็วมาก ในสถานการณ์ทั่วไป ยานพาหนะที่ใช้เชื้อเพลิงจะใช้เวลาไม่เกิน 10 นาทีในการเติมเชื้อเพลิงตั้งแต่เข้าปั๊มน้ำมันจนถึงขับออกจากปั๊มน้ำมัน ป้ายทางหลวงทุกแห่ง ยกตัวอย่างรถยนต์ไฟฟ้าแบบดั้งเดิมระยะทาง 400KMH ความเร็วในการชาร์จของรถยนต์ไฟฟ้าโดยทั่วไปจะสูงกว่า 30 นาที และจำนวนกองชาร์จที่แน่นจะช่วยยืดเวลารอก่อนการชาร์จนานขึ้น เทคโนโลยีการชาร์จในปัจจุบันไม่มีข้อได้เปรียบเหนือวิธีการเติมเชื้อเพลิงของยานพาหนะที่ใช้เชื้อเพลิง เวลาในการยึดหลักจิตวิทยา 10 นาทีของรถยนต์เชื้อเพลิงถือเป็นมาตรฐานแรกเสมอสำหรับลูกค้าในการวัดความเร็วในการชาร์จของรถยนต์ไฟฟ้า

มาตรฐานซูเปอร์ชาร์จเจอร์เกิดขึ้นแล้ว คำจำกัดความของ C: โดยปกติแล้วเราใช้ C เพื่อแสดงอัตราการชาร์จและการคายประจุของแบตเตอรี่ สำหรับการคายประจุ การคายประจุ 4C แสดงถึงความแรงของกระแสไฟฟ้าที่แบตเตอรี่คายประจุจนหมดใน 4 ชั่วโมง สำหรับการชาร์จ 4C หมายความว่าที่ความเข้มกระแสที่กำหนด จะใช้เวลา 1 ชั่วโมงในการชาร์จแบตเตอรี่จนเต็มถึง 400% ของความจุ กล่าวคือ ที่ความเข้มกระแสที่กำหนด แบตเตอรี่จะสามารถชาร์จจนเต็มได้ภายใน 15 นาที 4C คืออะไร: 4C ไม่ใช่ตัวบ่งชี้ใหม่ แต่เป็นส่วนขยายของตัวบ่งชี้การชาร์จและการคายประจุแบบดั้งเดิม เช่น 1C และ 2C ผลส่วนเพิ่มของการบูสต์จะอ่อนลง เมื่ออัตราการชาร์จแบตเตอรี่เกิน 4C ปัญหาด้านเทคนิคจะเพิ่มขึ้น และแรงดันกระแสไฟบนแบตเตอรี่จะมากขึ้น แต่ผลเชิงบวกที่เกิดจากการปรับปรุงทางเทคนิคจะมีน้อยลง ดังนั้นเราจึงเชื่อว่าปัจจุบัน 4C เป็นโซลูชันที่ดีที่สุดที่รวมการปรับปรุงประสิทธิภาพและความสามารถในการจ่ายของเทคโนโลยีแบตเตอรี่เข้าด้วยกัน

กระบวนการทำซ้ำของอัตราการชาร์จแบตเตอรี่พลังงาน: ในยุคแรก ๆ ถูกจำกัดด้วยระดับเทคโนโลยีในขณะนั้น ทั้งเทคโนโลยีการชาร์จและเทคโนโลยีแบตเตอรี่ไม่อนุญาตให้ชาร์จแบตเตอรี่ในอัตราที่สูงกว่า อัตราอยู่ที่ 0.1C เท่านั้น และการเพิ่มอัตราการชาร์จจะส่งผลอย่างมากต่ออายุการใช้งานแบตเตอรี่ ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียมและการปรับปรุง BMS อย่างต่อเนื่อง อัตราการชาร์จและการคายประจุของแบตเตอรี่ได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ อัตราการชาร์จของแผนการชาร์จ AC ช้าเร็วที่สุดคือต่ำกว่า 0.5C จากการแพร่หลายของยานพาหนะไฟฟ้าทั่วโลกอย่างรวดเร็วในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เทคโนโลยีการชาร์จของแบตเตอรี่พลังงานทำให้เกิดการพัฒนาครั้งยิ่งใหญ่ และรถยนต์ไฟฟ้าจาก 1C ได้พัฒนาอย่างรวดเร็วเป็น 2C ในปี 2565 รถยนต์ในประเทศที่ติดตั้งแบตเตอรี่ 3C จะเข้าสู่ตลาด เมื่อวันที่ 23 มิถุนายน 2565 CATL เปิดตัวแบตเตอรี่ Kirin ใหม่และกล่าวว่าการชาร์จ 4C คาดว่าจะมาถึงในปีหน้า

การชาร์จแบบซูเปอร์ชาร์จจะกลายเป็นวิธีเดียวที่จะอัพเกรดเทคโนโลยีการชาร์จได้ เช่นเดียวกับรถยนต์พลังงานใหม่ โทรศัพท์มือถือก็มีความต้องการความเร็วในการชาร์จอย่างมาก และเทคโนโลยีการชาร์จก็มีการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องในกระบวนการพัฒนาโทรศัพท์มือถือ ตั้งแต่ปี 1983 Motorola DynaTAC8000X สามารถชาร์จได้ 10 ชั่วโมงและสนทนาได้ 20 นาที และในปี 2014 , OPPO Find 7 โปรโมทการชาร์จ คุย 5 นาที นาน 2 ชั่วโมง ปัจจุบันหลายรุ่นสามารถชาร์จแบตเตอรี่ 4500mAh ให้เต็มได้ใน 15 นาที โปรโตคอลการชาร์จของสมาร์ทโฟนยังได้รับการอัปเกรดจาก 5V 1.5A ของ USC BC 1.2 ในปี 2010 เป็น USB PD 3.1 ในปี 2021 และแรงดันไฟฟ้าสูงสุดสามารถรองรับ 48V เราเชื่อว่าไม่ว่าจะเป็นสมาร์ทโฟนหรือรถยนต์พลังงานใหม่ การชาร์จอย่างรวดเร็วจะปรับปรุงประสบการณ์การใช้งานผลิตภัณฑ์ได้อย่างมาก และเป็นวิธีเดียวที่จะอัพเกรดเทคโนโลยีได้ ในอนาคต การชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าแบบ 4C ก็จะกลายเป็นเทรนด์ของอุตสาหกรรมเช่นกัน

1.3 การใช้งานระบบชาร์จแบบซุปเปอร์ชาร์จในหลายองค์กร

ปัจจุบัน หลายบริษัทได้เปิดตัวแผนโครงร่างการชาร์จเร็วของตนเอง และมีรุ่นที่เกี่ยวข้องเปิดตัวมาตั้งแต่ปี 2564: ปอร์เช่เปิดตัวรถยนต์ไฟฟ้าแพลตฟอร์มการชาร์จเร็ว 800V คันแรก; BYD e แพลตฟอร์ม 3.0 เปิดตัวแล้ว ซึ่งสอดคล้องกับแนวคิดรุ่น ocean-X; Geely Jikrypton 001 มาพร้อมกับแท่นชาร์จที่รวดเร็ว 800V ในเวลาเดียวกัน หัวเว่ยได้เปิดตัวแพลตฟอร์มไฟฟ้าแรงสูงแบบฟูลสแตกแบบแฟลช AI ซึ่งคาดว่าจะชาร์จได้เร็วภายใน 5 นาทีภายในปี 2568

1.3.1 หัวเว่ย: การชาร์จแบบแฟลช AI แพลตฟอร์มไฟฟ้าแรงสูงแบบเต็มสแต็กจะสามารถชาร์จได้เร็วเพียง 5 นาที

เส้นทาง "กระแสสูง" และ "ไฟฟ้าแรงสูง" อยู่ร่วมกัน และเส้นทางหลังมีความคุ้มค่ามากกว่า เพื่อให้บรรลุพลังการชาร์จที่สูงขึ้นเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ของการชาร์จอย่างรวดเร็ว จำเป็นต้องเพิ่มกระแสหรือแรงดันไฟฟ้า ในปัจจุบัน มีบริษัทจำนวนมากในตลาดที่ปรับใช้เส้นทางเทคโนโลยี "ไฟฟ้าแรงสูง" มากกว่า "กระแสไฟสูง" หัวเว่ยกล่าวว่า: เมื่อใช้เส้นทางเทคโนโลยี "ไฟฟ้าแรงสูง" ค่าใช้จ่ายของ BMS และโมดูลแบตเตอรี่ของยานพาหนะจะเหมือนกับเส้นทาง "กระแสสูง" แต่เนื่องจากไม่จำเป็นต้องคำนึงถึงผลกระทบของกระแสไฟฟ้าสูง ต้นทุนของ ชุดสายไฟแรงสูงและระบบการจัดการความร้อนค่อนข้างต่ำ 800V อาจกลายเป็นกระแสหลัก รุ่นกระแสหลักในปัจจุบันยังคงใช้สถาปัตยกรรมแรงดันไฟฟ้า 200V~400V เพื่อให้ได้พลังงานที่สูงขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการการชาร์จที่รวดเร็ว กระแสไฟอาจเพิ่มเป็นสองเท่า ซึ่งจะส่งผลต่อการกระจายความร้อนและประสิทธิภาพของยานพาหนะ ในปัจจุบัน ส่วนประกอบต่างๆ รวมถึงอุปกรณ์จ่ายไฟ เช่น SiC ขั้วต่อไฟฟ้าแรงสูง และปืนชาร์จไฟฟ้าแรงสูงได้ครบกำหนดแล้ว เป็นทางเลือกที่ดีกว่าในการเลือกแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าในขณะที่ต้องแน่ใจว่ากระแสไฟอยู่ในช่วงที่ค่อนข้างปลอดภัย