Początek tego roku przyniósł znaczący wzrost na globalnym rynku pojazdów NEV. Jako kluczowa nowa infrastruktura, stacje ładowania są wdrażane w przyspieszonym tempie, a ich skala stale rośnie. Według najnowszych danych, na przykładzie Chin, do stycznia 2025 roku skumulowana liczba infrastruktury ładowania w Chinach wyniosła 13,213 miliona, co oznacza wzrost o 49,1% rok do roku. Wśród nich szybkie ładowanie staje się nowym jasnym punktem w chińskim przemyśle stacji ładowania.

Szybka ładowarka, jak sama nazwa wskazuje, to urządzenie ładujące o dużej mocy wyjściowej. W porównaniu z tradycyjnymi ładowarkami, jej największą zaletą jest znaczące skrócenie czasu ładowania.

Ładowanie dużej mocy to technologia ładowania o dużej mocy wyjściowej, która jest głównie wykorzystywana do szybkiego ładowania. Ogólnie rzecz biorąc, im większa moc ładowania, tym krótszy czas ładowania, a moc ładowania zależy od pokładowej ładowarki pojazdu (OBC) w przypadku ładowania prądem zmiennym lub systemu zarządzania baterią (BMS) w przypadku ładowania prądem stałym. Przed rozpoczęciem ładowania sprawdzana i potwierdzana jest komunikacja między pojazdem a urządzeniem ładującym, a jednym z kluczowych aspektów jest moc ładowania, którą pojazd jest w stanie przyjąć.

Obecnie szybkie ładowanie polega głównie na zwiększeniu prądu ładowania bez podnoszenia ogólnej platformy napięciowej pojazdu. Jednakże, gdy prąd ładowania wzrasta, wartość cieplna terminali i kabli gwałtownie rośnie, co prowadzi do gwałtownego wzrostu temperatury, potencjalnie uszkadzając elementy elektroniczne urządzenia ładującego, a nawet powodując poważny wypadek związany z pożarem.

Wyjście wysokonapięciowe lub wysokoprądowe: Poprzez zwiększenie napięcia ładowania lub prądu ładowania, lub obu, zwiększa się ilość energii elektrycznej dostarczanej do akumulatora na jednostkę czasu. Na przykład, tradycyjne ładowanie może wykorzystywać niższe napięcie i prąd, takie jak 5V/2A; ładowanie o dużej mocy może wykorzystywać wyższe napięcie, takie jak 800V lub nawet 1000V, lub większy prąd, taki jak 800A i 1500A itp.

2.2 Optymalizacja projektu obwodu ładowania: Przyjęto zaawansowane układy zarządzania energią i topologie obwodów, takie jak architektura PFC + LLC. Może to poprawić wydajność ładowania, zmniejszyć straty energii i zapewnić, że sprzęt ładujący nadal będzie utrzymywał wysoką wydajność konwersji i stabilność w warunkach wysokiej mocy wyjściowej.

2.3 Inteligentne zarządzanie ładowaniem: dzięki inteligentnym układom scalonym i algorytmom, monitorowanie stanu baterii w czasie rzeczywistym, takie jak moc, napięcie, temperatura itp. Na podstawie rzeczywistego stanu baterii parametry ładowania są automatycznie dostosowywane w celu implementacji trybów ładowania, takich jak stałoprądowy, stałonapięciowy z ograniczeniem prądu i stałonapięciowy ładowanie podtrzymujące. Gwarantuje to bezpieczeństwo i wydajność procesu ładowania.

1 Skrócony czas ładowania: To największa zaleta ładowania o dużej mocy. Na przykład w sektorze pojazdów elektrycznych (NEV) może ono uzupełnić moc elektrycznych ciężkich pojazdów ciężarowych o ponad 60% w ciągu 15 minut. W przypadku zwykłych pojazdów NEV ładowanie od 20% do 80% zajmuje zaledwie 15 minut.

2 Zwiększona wygoda użytkownika: Ładowanie o dużej mocy skraca czas oczekiwania użytkowników podczas procesu ładowania. Czyni to korzystanie z pojazdów elektrycznych i innych urządzeń wygodniejszym, poprawia efektywność podróży i łagodzi „lęk przed zasięgiem”.

3 Poprawa efektywności operacyjnej: W dziedzinie logistyki i transportu, pojazdy elektryczne mogą być szybko uzupełniane i ponownie wykorzystywane w kolejnym zadaniu transportowym, co poprawia efektywność operacyjną flot logistycznych i obniża koszty eksploatacji.

1 Publiczne stacje ładowania: W miejscach publicznych, takich jak MOP-y (Miejsca Obsługi Podróżnych) na autostradach i duże parkingi, szybkie ładowarki o dużej mocy umożliwiają błyskawiczne ładowanie pojazdów elektrycznych, minimalizując czas oczekiwania.

2 Transport logistyczny: W transporcie dalekobieżnym ładowanie o dużej mocy znacząco skraca czas ładowania i poprawia efektywność transportu.

1 Technologia ładowania chłodzona cieczą: Technologia ładowania chłodzona cieczą wykorzystuje płyn chłodzący do chłodzenia urządzeń grzewczych podczas ładowania, takich jak pistolety ładowania i kable. Ta metoda może skutecznie kontrolować temperaturę podczas ładowania, umożliwiając stosowanie cieńszych kabli i zapewniając bezpieczeństwo sprzętu ładującego oraz pojazdów. Superładowarka V3 firmy Tesla wykorzystuje tę technologię chłodzenia cieczą.

2 Architektura wysokiego napięcia 800V: Wiele nowo opracowanych pojazdów elektrycznych, takich jak Porsche Taycan, posiada elektryczny system wysokiego napięcia 800V. Ten system wysokiego napięcia może znacznie skrócić czas ładowania. Przy tej samej mocy, wyższe napięcie oznacza niższy prąd, co zmniejsza straty energii i generowanie ciepła podczas ładowania.

3 Szybkie ładowarki: Szybkie ładowarki mogą zapewnić imponująco wysoką moc ładowania. Na przykład ładowarka o mocy 350 kW może naładować 80% baterii w ciągu 15 minut. Te ładowarki zazwyczaj obsługują wiele standardów, takich jak CHAdeMO, CCS, GB/T itp., aby zapewnić kompatybilność z różnymi pojazdami.

4 System zarządzania baterią (BMS): System zarządzania baterią odgrywa kluczową rolę w ładowaniu dużej mocy. Może monitorować stan baterii, taki jak temperatura, napięcie i poziom naładowania, oraz zapewniać bezpieczny i wydajny proces ładowania. BMS może optymalizować strategię ładowania, aby uniknąć przegrzania lub przeładowania baterii, tym samym przedłużając jej żywotność.

Rozpraszanie ciepła

Wraz ze wzrostem mocy ładowania, wymagania dotyczące rozpraszania ciepła przez sprzęt stają się coraz bardziej rygorystyczne. Na przykład, gdy ładowarka o mocy 480 kW pracuje z pełną mocą, jej zapotrzebowanie na rozpraszanie ciepła przekracza 20 kW. Na obszarach ładowania ciężkich pojazdów, które wymagają wysokiej mocy i długotrwałej pracy, niezbędne jest skuteczniejsze rozpraszanie ciepła i wyższa niezawodność sprzętu. W dziedzinie rozpraszania ciepła, trzy główne technologie to tradycyjna metoda wentylacji bezpośredniej, niezależne kanały powietrzne i chłodzenie cieczą. Spośród nich, niezależne kanały powietrzne i chłodzenie cieczą oferują stosunkowo wysoki poziom ochrony.

Ogólna wydajność

Ze względu na wysoką moc, problem wydajności stanie się bardziej oczywisty, co wpłynie na rozpraszanie ciepła i korzyści ekonomiczne całej stacji. W dziedzinie zmian mocy, oprócz optymalizacji topologii i poziomu systemu, kluczowe jest również zastosowanie nowych półprzewodnikowych urządzeń, takich jak urządzenia z węglika krzemu. Jednak obecnie zastosowanie urządzeń z węglika krzemu nadal napotyka pewne wyzwania, w tym koszty, zapotrzebowanie na sterowanie wysokiej częstotliwości, projektowanie wspierających urządzeń magnetycznych, rozpraszanie ciepła i ochrona przed zwarciem.

Hałas

Hałas wpłynie na doświadczenie użytkowników ładujących i lokalizację stacji. Szczególnie w niektórych miejscach o wysokich wymaganiach dotyczących poziomu hałasu, hałaśliwego sprzętu nie można używać, lub jego użycie i instalacja są ograniczone, na przykład, należy zastosować odpowiednie środki w celu zmniejszenia wpływu hałasu. W kontroli hałasu, układ wentylatorów, projekt kanałów powietrznych oraz zastosowanie materiałów dźwiękochłonnych i izolujących akustycznie są kluczowymi czynnikami, które wspólnie wpływają na poziom hałasu.

sieci energetyczne

Szerokie zastosowanie ładowania prądem stałym o dużej mocy będzie miało wpływ na sieć energetyczną. Prowadzi to do znaczącego wzrostu obciążenia sieci energetycznej. Szczególnie w centrach handlowych, obszarach mieszkalnych i innych miejscach, gdzie przepustowość sieci jest ograniczona, dostęp do sprzętu do ładowania o dużej mocy zazwyczaj wymaga dodatkowego rozszerzenia przepustowości. Rozszerzenie przepustowości sieci energetycznej w tych obszarach jest nie tylko trudne, ale także kosztowne. Szybki wzrost i spadek mocy ładowania o dużej mocy prowadzi do nasilenia fluktuacji sieci energetycznej, co stanowi wyzwanie dla stabilności sieci energetycznej. Ta szybka zmiana mocy może wpłynąć na charakterystykę szczytowo-dolinną sieci energetycznej, zwiększyć różnicę szczytowo-dolinną, a także doprowadzić do zmiany czasu szczytowo-dolinnnego, wpływając tym samym na korzyści ekonomiczne z eksploatacji stacji.

Dystrybucja mocy

Pod względem zdolności dystrybucji mocy, układania kabli i innych zastosowań inżynieryjnych, urządzenie o mocy 360kW/480kW może być ponad 3/4 razy większe niż urządzenie o mocy 120kW, dlatego wiele urządzeń o mocy 360kW/480kW wybrało "stację w stacji" lub stację demonstracyjną, taką jak Tesla V3.

Po pierwsze, technologia rozpraszania ciepła za pomocą chłodzenia cieczą staje się standardową konfiguracją urządzeń do ładowania o dużej mocy, aby poprawić wydajność rozpraszania ciepła i żywotność urządzeń.

Po drugie, technologie inteligentne i interoperacyjne stopniowo dojrzewają. Dzięki technologiom Internetu Rzeczy (IoT), Big Data i sztucznej inteligencji, operatorzy stacji ładowania mogą realizować zdalne monitorowanie, diagnostykę usterek i dynamiczne ustalanie cen urządzeń, a także poprawić efektywność operacyjną.

Po trzecie, ładowarki o dużej mocy będą kładły większy nacisk na kompatybilność i wszechstronność. Mogą one być dostosowane do pojazdów NEV różnych marek, modeli i specyfikacji, przełamując bariery między pojazdami a ładowarkami i zapewniając użytkownikom wygodniejsze doświadczenie ładowania.

Po czwarte, ładowanie o dużej mocy będzie ściślej zintegrowane ze źródłami energii odnawialnej. Wykorzystanie energii słonecznej i wiatrowej do zasilania ładowarek umożliwia prawdziwie ekologiczne ładowanie, dalsze ograniczanie emisji dwutlenku węgla i promowanie rozwoju zrównoważonej energii.