ابتدای امسال شاهد رشد قابل توجهی در بازار جهانی خودروهای انرژی نو (NEV) بوده است. ایستگاه‌های شارژ به عنوان یک زیرساخت حیاتی جدید، با سرعت فزاینده‌ای در حال استقرار هستند و مقیاس آن‌ها به طور مداوم در حال گسترش است. بر اساس آخرین داده‌ها، با در نظر گرفتن چین به عنوان مثال، تا ژانویه 2025، تعداد کل زیرساخت‌های شارژ در چین 13.213 میلیون دستگاه بوده است که 49.1 درصد نسبت به سال قبل افزایش داشته است. در میان آن‌ها، شارژ پرقدرت در حال تبدیل شدن به یک نقطه روشن جدید در صنعت ایستگاه‌های شارژ چین است.

پایه شارژ با توان بالا، همانطور که از نامش پیداست، دستگاه شارژی با قابلیت خروجی توان بالا است. در مقایسه با پایه شارژ سنتی، برجسته‌ترین مزیت آن کاهش چشمگیر زمان شارژ است.

شارژ با توان بالا نمایانگر فناوری شارژی با خروجی توان بالا است که عمدتاً برای شارژ سریع استفاده می‌شود. به طور کلی، هرچه توان شارژ بیشتر باشد، زمان شارژ کوتاه‌تر است و توان شارژ به شارژر داخلی خودرو (OBC) برای شارژ AC یا سیستم مدیریت باتری (BMS) برای شارژ DC بستگی دارد. قبل از شروع شارژ، ارتباط بین خودرو و تجهیزات شارژ بررسی و تأیید می‌شود و یکی از جنبه‌های کلیدی آن، توان شارژی است که خودرو می‌تواند بپذیرد.

در حال حاضر، شارژ با توان بالا عمدتاً با افزایش جریان شارژ بدون بالا بردن پلتفرم ولتاژ کلی خودرو انجام می‌شود. با این حال، هنگامی که جریان شارژ افزایش می‌یابد، ارزش حرارتی پایانه‌ها و کابل‌ها به سرعت افزایش می‌یابد، که منجر به افزایش شدید دما می‌شود و می‌تواند به اجزای الکترونیکی دستگاه شارژ آسیب برساند و حتی منجر به یک حادثه ایمنی جدی مرتبط با آتش‌سوزی شود.

خروجی ولتاژ بالا یا جریان بالا: با افزایش ولتاژ شارژ یا جریان شارژ، یا هر دو، میزان الکتریسیته تحویل داده شده به باتری در واحد زمان افزایش می‌یابد. به عنوان مثال، شارژ سنتی ممکن است از ولتاژ و جریان پایین‌تری مانند 5V/2A استفاده کند؛ شارژ با توان بالا ممکن است از ولتاژ بالاتری مانند 800V یا حتی 1000V، یا جریان بزرگ‌تری مانند 800A و 1500A و غیره استفاده کند.

2.2 بهینه‌سازی طراحی مدار شارژ: تراشه‌های پیشرفته مدیریت توان و توپولوژی‌های مدار، مانند معماری PFC + LLC، اتخاذ شده‌اند. این امر می‌تواند راندمان شارژ را بهبود بخشد، اتلاف انرژی را کاهش دهد و اطمینان حاصل کند که تجهیزات شارژ همچنان می‌توانند راندمان تبدیل و پایداری بالایی را در شرایط خروجی با توان بالا حفظ کنند.

2.3 مدیریت هوشمند شارژ: با کمک تراشه‌های هوشمند و الگوریتم‌ها، وضعیت باتری در زمان واقعی مانند توان، ولتاژ، دما و غیره پایش می‌شود. بر اساس وضعیت واقعی باتری، پارامترهای شارژ به طور خودکار تنظیم می‌شوند تا حالت‌های شارژ مانند جریان ثابت، ولتاژ ثابت با محدودیت جریان و شارژ شناور ولتاژ ثابت پیاده‌سازی شوند. این امر ایمنی و کارایی فرآیند شارژ را تضمین می‌کند.

1 زمان شارژ کوتاه‌تر: این مهم‌ترین مزیت شارژ با توان بالا است. به عنوان مثال، در بخش خودروهای انرژی نو (NEV)، می‌تواند در عرض ۱۵ دقیقه بیش از ۶۰٪ از توان کامیون‌های سنگین الکتریکی را بازیابی کند. برای خودروهای انرژی نو معمولی، شارژ از ۲۰٪ به ۸۰٪ تنها ۱۵ دقیقه طول می‌کشد.

2 راحتی بیشتر کاربر: شارژ با توان بالا زمان انتظار کاربران را در طول فرآیند شارژ کاهش می‌دهد. این امر استفاده از خودروهای برقی و سایر دستگاه‌ها را راحت‌تر می‌کند، بهره‌وری سفر را بهبود می‌بخشد و "اضطراب برد" را کاهش می‌دهد.

3 بهبود بهره‌وری عملیاتی: در حوزه‌های لجستیک و حمل‌ونقل، خودروهای الکتریکی می‌توانند به سرعت شارژ شده و برای وظیفه حمل‌ونقل بعدی آماده شوند، که این امر بهره‌وری عملیاتی ناوگان لجستیک را بهبود بخشیده و هزینه عملیاتی را کاهش می‌دهد.

۱ ایستگاه شارژ عمومی: در مکان‌های عمومی مانند مناطق خدماتی بزرگراه‌ها و پارکینگ‌های بزرگ، دکل‌های شارژ با توان بالا امکان شارژ سریع خودروهای برقی را فراهم می‌کنند و زمان انتظار را به حداقل می‌رسانند.

۲ حمل و نقل لجستیکی: در حمل و نقل طولانی مدت، شارژ با توان بالا به طور قابل توجهی زمان شارژ را کاهش داده و کارایی حمل و نقل را بهبود می‌بخشد.

1 فناوری شارژ با خنک‌کننده مایع: فناوری شارژ با خنک‌کننده مایع از مایع خنک‌کننده برای خنک کردن تجهیزات گرمایشی در حین شارژ، مانند تفنگ شارژ و کابل‌ها استفاده می‌کند. این روش می‌تواند دما را در حین شارژ به طور مؤثر کنترل کند، امکان استفاده از کابل‌های نازک‌تر را فراهم می‌آورد و ایمنی تجهیزات و خودروهای شارژ را تضمین می‌کند. سوپرشارژر V3 تسلا از این فناوری خنک‌کننده مایع استفاده می‌کند.

2 معماری ولتاژ بالا 800 ولت: بسیاری از خودروهای برقی که به تازگی توسعه یافته‌اند، مانند پورشه تایکان، دارای سیستم الکتریکی ولتاژ بالا 800 ولت هستند. این سیستم ولتاژ بالا می‌تواند زمان شارژ را به طور قابل توجهی کاهش دهد. در توان یکسان، ولتاژ بالاتر منجر به جریان کمتر می‌شود، در نتیجه تلفات انرژی و تولید گرما در حین شارژ کاهش می‌یابد.

3 ایستگاه شارژ پرقدرت: ایستگاه‌های شارژ پرقدرت می‌توانند توان شارژ بسیار بالایی را ارائه دهند. به عنوان مثال، یک ایستگاه شارژ 350 کیلوواتی می‌تواند 80 درصد باتری را در عرض 15 دقیقه شارژ کند. این ایستگاه‌های شارژ معمولاً از چندین استاندارد مانند CHAdeMO، CCS، GB/T و غیره پشتیبانی می‌کنند تا سازگاری با خودروهای مختلف را تضمین کنند.

4 سیستم مدیریت باتری (BMS): سیستم مدیریت باتری نقش کلیدی در شارژ با توان بالا ایفا می‌کند. این سیستم می‌تواند وضعیت باتری مانند دما، ولتاژ و سطح شارژ را پایش کرده و فرآیند شارژ ایمن و کارآمد را تضمین کند. BMS می‌تواند استراتژی شارژ را بهینه کند تا از گرم شدن بیش از حد یا شارژ بیش از حد باتری جلوگیری شود و در نتیجه عمر باتری افزایش یابد.

اتلاف حرارت

با افزایش توان شارژ، الزامات اتلاف حرارت تجهیزات سخت‌گیرانه‌تر می‌شود. به عنوان مثال، هنگامی که یک ایستگاه شارژ 480 کیلوواتی با حداکثر توان کار می‌کند، نیاز اتلاف حرارت آن از 20 کیلووات فراتر می‌رود. در مناطق شارژ کامیون‌های سنگین که نیاز به عملکرد با توان بالا و طولانی مدت دارند، اتلاف حرارت مؤثرتر و قابلیت اطمینان بالاتر تجهیزات ضروری است. در زمینه اتلاف حرارت، سه فناوری اصلی عبارتند از: روش سنتی تهویه مستقیم، کانال‌های هوای مستقل و خنک‌کننده مایع. در میان این‌ها، کانال‌های هوای مستقل و خنک‌کننده مایع سطوح حفاظتی نسبتاً بالایی را ارائه می‌دهند.

راندمان کلی

با توجه به توان بالا، مشکل راندمان آشکارتر می‌شود که بر اتلاف حرارت و منافع اقتصادی کل ایستگاه تأثیر می‌گذارد. در زمینه تغییر توان، علاوه بر بهینه‌سازی توپولوژی و سطح سیستم، استفاده از ادوات نیمه‌هادی جدید مانند ادوات کاربید سیلیکون نیز بسیار حیاتی است. با این حال، در حال حاضر، استفاده از ادوات کاربید سیلیکون همچنان با چالش‌هایی روبرو است، از جمله هزینه، نیاز به درایو فرکانس بالا، طراحی ادوات مغناطیسی پشتیبان، اتلاف حرارت و حفاظت در برابر اتصال کوتاه.

نویز

نویز بر تجربه کاربران شارژ و محل ایستگاه تأثیر می‌گذارد. به خصوص در برخی صحنه‌ها با الزامات نویز بالا، تجهیزات پر سر و صدا قابل استفاده نیستند یا استفاده و نصب آنها محدود است، به عنوان مثال، برای کاهش تأثیر نویز باید اقدامات متناسبی در نظر گرفته شود. در کنترل نویز، چیدمان فن، طراحی کانال هوا و استفاده از مواد عایق صدا و جذب صدا همگی عوامل کلیدی هستند که به طور مشترک بر سطح نویز تأثیر می‌گذارند.

شبکه‌های برق

کاربرد گسترده شارژ DC با توان بالا بر شبکه برق تأثیر خواهد گذاشت. این امر منجر به افزایش قابل توجه بار شبکه برق می‌شود. به خصوص در مراکز خرید، مناطق مسکونی و سایر مکان‌ها، ظرفیت شبکه برق محدود است و دسترسی به تجهیزات شارژ با توان بالا معمولاً نیازمند گسترش ظرفیت اضافی است. گسترش ظرفیت شبکه برق در این مناطق نه تنها دشوار، بلکه پرهزینه نیز هست. افزایش و کاهش سریع توان شارژ با توان بالا منجر به تشدید نوسانات شبکه برق می‌شود که چالشی برای پایداری شبکه برق ایجاد می‌کند. این تغییر توان سریع ممکن است بر ویژگی‌های اوج و دره شبکه برق تأثیر بگذارد، اختلاف اوج و دره را افزایش دهد و همچنین ممکن است منجر به تغییر زمان اوج و دره شود و در نتیجه بر منافع اقتصادی عملیات ایستگاه تأثیر بگذارد.

توزیع برق

از نظر ظرفیت توزیع برق، کابل‌کشی و سایر کاربردهای مهندسی، یک دستگاه 360 کیلووات/480 کیلووات ممکن است بیش از 3/4 برابر یک دستگاه شارژ 120 کیلووات باشد، بنابراین بسیاری از دستگاه‌های 360 کیلووات/480 کیلووات "ایستگاه در ایستگاه" یا ایستگاه نمایشی را انتخاب کرده‌اند، مانند تسلا V3.

اولاً، فناوری دفع حرارت با خنک‌کننده مایع در حال تبدیل شدن به پیکربندی استاندارد تجهیزات شارژ با توان بالا برای بهبود راندمان دفع حرارت و عمر تجهیزات است.

دوم، فناوری‌های هوشمند و اتصال متقابل به تدریج در حال بلوغ هستند. از طریق اینترنت اشیاء (IoT)، کلان داده و فناوری‌های هوش مصنوعی، اپراتورهای ایستگاه شارژ می‌توانند نظارت از راه دور، تشخیص خطا و قیمت‌گذاری پویا تجهیزات را محقق کرده و بهره‌وری عملیاتی را بهبود بخشند.

سوم، ایستگاه‌های شارژ با توان بالا تأکید بیشتری بر سازگاری و تطبیق‌پذیری خواهند داشت. این ایستگاه‌ها می‌توانند با خودروهای انرژی نو (NEVs) با برندها، مدل‌ها و مشخصات مختلف سازگار شوند، موانع بین خودروها و ایستگاه‌های شارژ را از بین برده و تجربه شارژ راحت‌تری را برای کاربران فراهم کنند.

چهارم، شارژ با توان بالا شاهد ادغام نزدیک‌تر با منابع انرژی تجدیدپذیر خواهد بود. استفاده از انرژی خورشیدی و بادی برای تأمین انرژی دکل‌های شارژ، شارژ واقعاً سبز را امکان‌پذیر می‌سازد، انتشار کربن را بیشتر کاهش می‌دهد و توسعه انرژی پایدار را ترویج می‌کند.