В начале этого года наблюдался значительный рост на мировом рынке новых энергетических транспортных средств (NEV). Зарядные станции, являясь критически важной новой инфраструктурой, развертываются ускоренными темпами, а их масштабы постоянно расширяются. Согласно последним данным, по состоянию на январь 2025 года, например, в Китае общее количество зарядной инфраструктуры составило 13,213 миллиона единиц, что на 49,1% больше по сравнению с предыдущим годом. Среди них высокомощная зарядка становится новым ярким пятном в китайской индустрии зарядных станций.

Высокомощная зарядная станция, как следует из названия, представляет собой зарядное устройство с высокой выходной мощностью. По сравнению с традиционной зарядной станцией, ее наиболее заметным преимуществом является значительное сокращение времени зарядки.

Высокомощная зарядка представляет собой технологию зарядки с высокой выходной мощностью, которая в основном используется для быстрой зарядки. Как правило, чем выше мощность зарядки, тем короче время зарядки, а мощность зарядки зависит от бортового зарядного устройства (OBC) автомобиля для зарядки переменным током или системы управления батареей (BMS) для зарядки постоянным током. Перед началом зарядки проверяется и подтверждается связь между автомобилем и зарядным оборудованием, причем одним из ключевых аспектов является мощность зарядки, которую может принять автомобиль.

В настоящее время высоковольтная зарядка в основном направлена на увеличение зарядного тока без повышения общей платформы напряжения автомобиля. Однако при увеличении зарядного тока значение тепловыделения клемм и кабелей быстро возрастает, что приводит к резкому повышению температуры, потенциально повреждая электронные компоненты зарядного устройства и даже вызывая серьезный пожароопасный инцидент.

Высоковольтный или высокотоковый выход: Увеличение напряжения зарядки или тока зарядки, или обоих, увеличивает количество электроэнергии, подаваемой на аккумулятор в единицу времени. Например, традиционная зарядка может использовать более низкое напряжение и ток, такие как 5В/2А; высокомощная зарядка может использовать более высокое напряжение, такое как 800В или даже 1000В, или больший ток, такой как 800А и 1500А и т.д.

2.2 Оптимизация конструкции зарядной цепи: Применяются усовершенствованные микросхемы управления питанием и топологии цепей, такие как архитектура PFC + LLC. Это позволяет повысить эффективность зарядки, снизить потери энергии и гарантировать, что зарядное оборудование сможет поддерживать высокую эффективность преобразования и стабильность при высокомощном выходе.

2.3 Интеллектуальное управление зарядкой: с помощью интеллектуальных чипов и алгоритмов осуществляется мониторинг состояния аккумулятора в реальном времени, такого как мощность, напряжение, температура и т. д. На основе фактического состояния аккумулятора параметры зарядки автоматически корректируются для реализации таких режимов зарядки, как постоянный ток, постоянное напряжение с ограничением тока и постоянное напряжение с подзарядкой. Это гарантирует безопасность и эффективность процесса зарядки.

1 Сокращенное время зарядки: Это самое значительное преимущество высокомощной зарядки. Например, в секторе новых энергетических транспортных средств (NEV) она может пополнить заряд электротягачей более чем на 60% за 15 минут. Для обычных NEV требуется всего 15 минут для зарядки с 20% до 80%.

2 Повышенное удобство для пользователей: Высокомощная зарядка сокращает время ожидания пользователей в процессе зарядки. Это делает использование электромобилей и других устройств более удобным, повышает эффективность поездок и снижает "тревожность по поводу запаса хода".

3 Повышение операционной эффективности: В сферах логистики и транспорта электромобили могут быть быстро пополнены и введены в следующую транспортную задачу, что повышает операционную эффективность логистических парков и снижает эксплуатационные расходы.

1 Общественные зарядные станции: В общественных местах, таких как зоны отдыха на скоростных автомагистралях и большие парковки, мощные зарядные станции обеспечивают быструю зарядку электромобилей, минимизируя время ожидания.

2 Логистические перевозки: При междугородних перевозках мощная зарядка значительно сокращает время зарядки и повышает эффективность транспортировки.

1 Жидкостное охлаждение при зарядке: Технология жидкостного охлаждения при зарядке использует охлаждающую жидкость для охлаждения нагревательного оборудования во время зарядки, такого как зарядные пистолеты и кабели. Этот метод позволяет эффективно контролировать температуру во время зарядки, использовать более тонкие кабели и обеспечивать безопасность зарядного оборудования и автомобилей. Суперзарядное устройство Tesla V3 использует эту технологию жидкостного охлаждения.

2 Архитектура высокого напряжения 800 В: Многие новые электромобили, такие как Porsche Taycan, оснащены высоковольтной электрической системой напряжением 800 В. Эта высоковольтная система может значительно сократить время зарядки. При той же мощности более высокое напряжение приводит к более низкому току, тем самым уменьшая потери энергии и тепловыделение во время зарядки.

3 Высокомощные зарядные станции: Высокомощные зарядные станции могут обеспечивать поразительно высокую мощность зарядки. Например, зарядная станция мощностью 350 кВт может зарядить 80% аккумулятора за 15 минут. Эти зарядные станции обычно поддерживают несколько стандартов, таких как CHAdeMO, CCS, GB/T и т. д., для обеспечения совместимости с различными автомобилями.

4 Система управления аккумулятором (BMS): Система управления аккумулятором играет ключевую роль в высокомощной зарядке. Она может отслеживать состояние аккумулятора, такое как температура, напряжение и уровень заряда, и обеспечивать безопасный и эффективный процесс зарядки. BMS может оптимизировать стратегию зарядки, чтобы избежать перегрева или перезаряда аккумулятора, тем самым продлевая срок его службы.

Теплоотвод

С увеличением мощности зарядки требования к теплоотводу оборудования становятся более строгими. Например, при работе зарядной станции мощностью 480 кВт на полную мощность ее потребности в теплоотводе превышают 20 кВт. В зонах зарядки большегрузных автомобилей, требующих высокой мощности и длительной работы, более эффективный теплоотвод и более высокая надежность оборудования имеют первостепенное значение. В области теплоотвода существуют три основные технологии: традиционный метод прямой вентиляции, независимые воздушные каналы и жидкостное охлаждение. Среди них независимые воздушные каналы и жидкостное охлаждение обеспечивают относительно высокий уровень защиты.

Общая эффективность

Из-за высокой мощности проблема эффективности становится более очевидной, что влияет на теплоотвод и экономическую выгоду всей станции. В области преобразования мощности, помимо оптимизации топологии и системного уровня, очень важно применение новых полупроводниковых приборов, таких как кремниево-карбидные устройства. Однако в настоящее время применение кремниево-карбидных устройств по-прежнему сталкивается с некоторыми проблемами, включая стоимость, потребность в высокочастотных драйверах, проектирование вспомогательных магнитных устройств, теплоотвод и защиту от короткого замыкания.

Шум

Шум влияет на удобство пользователей при зарядке и выбор места установки станции. Особенно в условиях, где предъявляются высокие требования к уровню шума, шумное оборудование использовать нельзя, или его использование и установка ограничены. Например, необходимо предусмотреть соответствующие меры для снижения воздействия шума. При контроле шума компоновка вентиляторов, конструкция воздуховодов, а также использование звукоизоляционных и звукопоглощающих материалов являются ключевыми факторами, совместно влияющими на уровень шума.

электросети

Широкое применение высокомощных зарядных устройств постоянного тока окажет влияние на электросеть. Это приведет к значительному увеличению нагрузки на электросеть. Особенно в торговых центрах, жилых районах и других местах, где мощность электросети ограничена, а подключение высокомощного зарядного оборудования обычно требует дополнительного расширения мощности. Расширение мощности электросети в этих районах не только затруднительно, но и дорогостояще. Быстрые скачки и падения мощности при высокомощной зарядке приводят к усилению колебаний электросети, что создает проблемы для ее стабильности. Эти быстрые изменения мощности могут повлиять на пиковые и минимальные характеристики электросети, увеличить разницу между пиковой и минимальной нагрузкой, а также привести к изменению времени пиковой и минимальной нагрузки, тем самым влияя на экономическую эффективность работы станции.

Распределение питания

С точки зрения мощности распределения питания, прокладки кабелей и других инженерных применений, устройство мощностью 360 кВт/480 кВт может в 3/4 раза превышать мощность зарядного устройства мощностью 120 кВт, поэтому многие устройства мощностью 360 кВт/480 кВт выбрали концепцию «станция в станции» или демонстрационную станцию, например, Tesla V3.

Во-первых, технология жидкостного охлаждения для рассеивания тепла становится стандартной конфигурацией высокомощного зарядного оборудования для повышения эффективности рассеивания тепла и срока службы оборудования.

Во-вторых, технологии интеллектуализации и взаимодействия постепенно совершенствуются. Благодаря технологиям Интернета вещей (IoT), больших данных и искусственного интеллекта операторы зарядных станций могут осуществлять удаленный мониторинг, диагностику неисправностей и динамическое ценообразование оборудования, а также повышать операционную эффективность.

В-третьих, высокомощные зарядные станции будут уделять больше внимания совместимости и универсальности. Они могут адаптироваться к новым энергетическим транспортным средствам различных марок, моделей и спецификаций, устраняя барьеры между транспортными средствами и зарядными станциями и предоставляя пользователям более удобный опыт зарядки.

Четвертое, мощная зарядка будет теснее интегрирована с возобновляемыми источниками энергии. Использование солнечной и ветровой энергии для питания зарядных станций обеспечивает по-настоящему экологичную зарядку, дальнейшее сокращение выбросов углерода и содействие развитию устойчивой энергетики.