ต้นปีนี้ ตลาดรถยนต์พลังงานใหม่ (NEV) ทั่วโลกมีการเติบโตอย่างน่าทึ่ง ในฐานะโครงสร้างพื้นฐานใหม่ที่สำคัญ แท่นชาร์จกำลังถูกติดตั้งด้วยความเร็วที่เพิ่มขึ้น และขนาดของมันก็ขยายตัวอย่างต่อเนื่อง จากข้อมูลล่าสุด โดยยกตัวอย่างประเทศจีน ณ เดือนมกราคม 2025 จำนวนสะสมของโครงสร้างพื้นฐานการชาร์จในจีนอยู่ที่ 13.213 ล้านแห่ง เพิ่มขึ้น 49.1% เมื่อเทียบเป็นรายปี ในบรรดาสิ่งเหล่านี้ การชาร์จกำลังสูงกำลังกลายเป็นจุดเด่นใหม่ในอุตสาหกรรมแท่นชาร์จของจีน

สถานีชาร์จกำลังสูง ตามชื่อบ่งบอก คืออุปกรณ์ชาร์จที่มีความสามารถในการจ่ายกำลังไฟสูง ข้อได้เปรียบที่โดดเด่นที่สุดเมื่อเทียบกับสถานีชาร์จแบบดั้งเดิม คือการลดระยะเวลาในการชาร์จได้อย่างมาก

การชาร์จพลังงานสูง (High-power charging) หมายถึงเทคโนโลยีการชาร์จที่มีกำลังไฟขาออกสูง ซึ่งส่วนใหญ่ใช้สำหรับการชาร์จอย่างรวดเร็ว โดยทั่วไปแล้ว ยิ่งกำลังไฟในการชาร์จสูงเท่าใด เวลาก็จะยิ่งสั้นลงเท่านั้น และกำลังไฟในการชาร์จจะขึ้นอยู่กับ OBC (on-board charger) ของรถยนต์สำหรับการชาร์จแบบ AC หรือ BMS (Battery Management System) สำหรับการชาร์จแบบ DC ก่อนเริ่มการชาร์จ จะมีการตรวจสอบและยืนยันการสื่อสารระหว่างรถยนต์และอุปกรณ์ชาร์จ โดยมีประเด็นสำคัญประการหนึ่งคือ กำลังไฟในการชาร์จที่รถยนต์สามารถรับได้

ปัจจุบัน การชาร์จกำลังสูงมุ่งเน้นไปที่การเพิ่มกระแสไฟในการชาร์จโดยไม่เพิ่มระดับแรงดันไฟฟ้าโดยรวมของรถยนต์ อย่างไรก็ตาม เมื่อกระแสไฟในการชาร์จเพิ่มขึ้น ค่าความร้อนของขั้วต่อและสายเคเบิลจะสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว ซึ่งจะนำไปสู่อุณหภูมิที่สูงขึ้นอย่างมาก อาจทำให้ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ของอุปกรณ์ชาร์จเสียหาย และอาจก่อให้เกิดอุบัติเหตุเกี่ยวกับความปลอดภัยที่เกี่ยวข้องกับไฟไหม้ได้อย่างร้ายแรง

เอาต์พุตแรงดันสูงหรือกระแสสูง: การเพิ่มแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้าในการชาร์จ หรือทั้งสองอย่าง จะเพิ่มปริมาณไฟฟ้าที่ส่งไปยังแบตเตอรี่ต่อหน่วยเวลา ตัวอย่างเช่น การชาร์จแบบดั้งเดิมอาจใช้แรงดันและกระแสไฟฟ้าที่ต่ำกว่า เช่น 5V/2A; การชาร์จพลังงานสูงอาจใช้แรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า เช่น 800V หรือแม้แต่ 1000V หรือกระแสไฟฟ้าที่สูงกว่า เช่น 800A และ 1500A เป็นต้น

2.2 ปรับปรุงการออกแบบวงจรชาร์จ: ใช้ชิปจัดการพลังงานขั้นสูงและโทโพโลยีวงจร เช่น สถาปัตยกรรม PFC + LLC สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการชาร์จ ลดการสูญเสียพลังงาน และรับประกันว่าอุปกรณ์ชาร์จยังคงรักษาประสิทธิภาพการแปลงและเสถียรภาพสูงได้ภายใต้สภาวะเอาต์พุตพลังงานสูง

2.3 การจัดการการชาร์จอัจฉริยะ: ด้วยความช่วยเหลือของชิปอัจฉริยะและอัลกอริทึม สามารถตรวจสอบสถานะแบตเตอรี่แบบเรียลไทม์ เช่น กำลังไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้า อุณหภูมิ ฯลฯ โดยอิงตามสภาพจริงของแบตเตอรี่ พารามิเตอร์การชาร์จจะถูกปรับโดยอัตโนมัติเพื่อใช้โหมดการชาร์จ เช่น กระแสคงที่ แรงดันคงที่จำกัดกระแส และแรงดันคงที่แบบลอยตัว ซึ่งรับประกันความปลอดภัยและประสิทธิภาพของกระบวนการชาร์จ

1 ระยะเวลาการชาร์จที่สั้นลง: นี่คือข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดของการชาร์จพลังงานสูง ตัวอย่างเช่น ในภาคส่วนของยานยนต์พลังงานใหม่ (NEV) สามารถเติมพลังงานให้กับรถบรรทุกหนักไฟฟ้าได้มากกว่า 60% ภายใน 15 นาที สำหรับ NEV ทั่วไป ใช้เวลาเพียง 15 นาทีในการชาร์จจาก 20% เป็น 80%

2 ความสะดวกสบายของผู้ใช้ที่เพิ่มขึ้น: การชาร์จพลังงานสูงช่วยลดเวลารอของผู้ใช้ในระหว่างกระบวนการชาร์จ ทำให้การใช้งานรถยนต์ไฟฟ้าและอุปกรณ์อื่นๆ สะดวกสบายยิ่งขึ้น ปรับปรุงประสิทธิภาพการเดินทาง และบรรเทา "ความกังวลเรื่องระยะทาง"

3 ปรับปรุงประสิทธิภาพการดำเนินงาน: ในด้านโลจิสติกส์และการขนส่ง รถยนต์ไฟฟ้า (EVs) สามารถชาร์จไฟได้อย่างรวดเร็วและนำไปใช้งานขนส่งครั้งต่อไปได้ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการดำเนินงานของกองยานโลจิสติกส์และลดต้นทุนการดำเนินงาน

1 สถานีชาร์จสาธารณะ: ในสถานที่สาธารณะ เช่น บริเวณพักรถบนทางด่วน และลานจอดรถขนาดใหญ่ หัวชาร์จกำลังสูงช่วยให้ชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าได้อย่างรวดเร็ว ลดระยะเวลารอคอยให้เหลือน้อยที่สุด

2 การขนส่งโลจิสติกส์: ในการขนส่งระยะไกล การชาร์จกำลังสูงช่วยลดเวลาในการชาร์จได้อย่างมาก และปรับปรุงประสิทธิภาพการขนส่ง

1 เทคโนโลยีการชาร์จแบบระบายความร้อนด้วยของเหลว: เทคโนโลยีการชาร์จแบบระบายความร้อนด้วยของเหลวใช้สารหล่อเย็นเพื่อระบายความร้อนให้กับอุปกรณ์ขณะชาร์จ เช่น หัวชาร์จและสายเคเบิล วิธีนี้สามารถควบคุมอุณหภูมิระหว่างการชาร์จได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้สามารถใช้สายเคเบิลที่บางลง และรับประกันความปลอดภัยของอุปกรณ์ชาร์จและยานพาหนะ Tesla V3 Supercharger ใช้เทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวนี้

2 สถาปัตยกรรมแรงดันไฟฟ้าสูง 800V: รถยนต์ไฟฟ้าที่พัฒนาขึ้นใหม่หลายรุ่น เช่น Porsche Taycan ใช้ระบบไฟฟ้าแรงดันสูง 800V ระบบแรงดันไฟฟ้าสูงนี้สามารถลดเวลาในการชาร์จได้อย่างมาก ภายใต้กำลังไฟเท่ากัน แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นจะส่งผลให้กระแสไฟฟ้าลดลง ซึ่งจะช่วยลดการสูญเสียพลังงานและการสร้างความร้อนระหว่างการชาร์จ

3 แท่นชาร์จกำลังสูง: แท่นชาร์จกำลังสูงสามารถให้กำลังชาร์จที่สูงมากได้ ตัวอย่างเช่น แท่นชาร์จ 350kW สามารถชาร์จแบตเตอรี่ได้ถึง 80% ภายใน 15 นาที แท่นชาร์จเหล่านี้มักรองรับมาตรฐานหลายแบบ เช่น CHAdeMO, CCS, GB/T เป็นต้น เพื่อให้แน่ใจว่าเข้ากันได้กับรถยนต์รุ่นต่างๆ

4 ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS): ระบบจัดการแบตเตอรี่มีบทบาทสำคัญในการชาร์จกำลังสูง สามารถตรวจสอบสถานะของแบตเตอรี่ เช่น อุณหภูมิ แรงดันไฟฟ้า และระดับการชาร์จ และรับประกันกระบวนการชาร์จที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ BMS สามารถปรับกลยุทธ์การชาร์จให้เหมาะสมเพื่อหลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไปหรือการชาร์จเกินของแบตเตอรี่ ซึ่งจะช่วยยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่

การระบายความร้อน

เมื่อกำลังไฟในการชาร์จเพิ่มขึ้น ข้อกำหนดในการระบายความร้อนของอุปกรณ์ก็จะยิ่งเข้มงวดมากขึ้น ตัวอย่างเช่น เมื่อแท่นชาร์จ 480 กิโลวัตต์ทำงานเต็มกำลัง ความต้องการในการระบายความร้อนจะเกิน 20 กิโลวัตต์ ในพื้นที่ชาร์จรถบรรทุกหนัก ซึ่งต้องการการทำงานที่ใช้กำลังไฟสูงและยาวนาน การระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นและความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ที่สูงขึ้นจึงเป็นสิ่งจำเป็น ในด้านการระบายความร้อน เทคโนโลยีหลักสามประการ ได้แก่ วิธีการระบายอากาศโดยตรงแบบดั้งเดิม ท่ออากาศแบบแยก และการระบายความร้อนด้วยของเหลว ในบรรดาเทคโนโลยีเหล่านี้ ท่ออากาศแบบแยกและการระบายความร้อนด้วยของเหลวให้ระดับการป้องกันที่ค่อนข้างสูง

ประสิทธิภาพโดยรวม

เนื่องจากกำลังไฟสูง ปัญหาด้านประสิทธิภาพจะยิ่งชัดเจนขึ้น ซึ่งจะส่งผลต่อการระบายความร้อนและผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจของสถานีทั้งหมด ในด้านการเปลี่ยนแปลงกำลัง นอกเหนือจากการปรับปรุงโทโพโลยีและระดับระบบแล้ว การประยุกต์ใช้อุปกรณ์สารกึ่งตัวนำใหม่ๆ เช่น อุปกรณ์ซิลิคอนคาร์ไบด์ ก็มีความสำคัญอย่างยิ่งเช่นกัน อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบัน การประยุกต์ใช้อุปกรณ์ซิลิคอนคาร์ไบด์ยังคงเผชิญกับความท้าทายบางประการ รวมถึงต้นทุน ความต้องการไดรฟ์ความถี่สูง การออกแบบอุปกรณ์แม่เหล็กที่รองรับ การระบายความร้อน และการป้องกันการลัดวงจร

เสียงรบกวน

เสียงรบกวนจะส่งผลต่อประสบการณ์ของผู้ใช้ในการชาร์จและตำแหน่งที่ตั้งของสถานี โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบางสถานการณ์ที่ต้องการการควบคุมเสียงรบกวนสูง อุปกรณ์ที่มีเสียงดังไม่สามารถนำมาใช้ได้ หรือมีการจำกัดการใช้งานและการติดตั้ง ตัวอย่างเช่น จำเป็นต้องมีมาตรการที่เหมาะสมเพื่อลดผลกระทบจากเสียงรบกวน ในการควบคุมเสียงรบกวน การจัดวางพัดลม การออกแบบท่อลม และการใช้วัสดุเก็บเสียงและดูดซับเสียง ล้วนเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อระดับเสียงรบกวนร่วมกัน

โครงข่ายไฟฟ้า

การใช้งานระบบชาร์จ DC กำลังสูงอย่างแพร่หลายจะส่งผลกระทบต่อโครงข่ายไฟฟ้า ทำให้ภาระของโครงข่ายไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในห้างสรรพสินค้า พื้นที่อยู่อาศัย และสถานที่อื่นๆ ที่มีข้อจำกัดด้านกำลังไฟฟ้า การติดตั้งอุปกรณ์ชาร์จกำลังสูงมักต้องมีการขยายกำลังไฟฟ้าเพิ่มเติม การขยายกำลังไฟฟ้าในพื้นที่เหล่านี้ไม่เพียงแต่ทำได้ยาก แต่ยังมีค่าใช้จ่ายสูงอีกด้วย การเพิ่มขึ้นและลดลงของกำลังไฟฟ้าอย่างรวดเร็วของระบบชาร์จกำลังสูงทำให้ความผันผวนของโครงข่ายไฟฟ้าทวีความรุนแรงขึ้น ซึ่งเป็นความท้าทายต่อเสถียรภาพของโครงข่ายไฟฟ้า การเปลี่ยนแปลงกำลังไฟฟ้าอย่างรวดเร็วนี้อาจส่งผลกระทบต่อลักษณะช่วงพีคและช่วงต่ำของโครงข่ายไฟฟ้า เพิ่มความแตกต่างระหว่างช่วงพีคและช่วงต่ำ และอาจนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงเวลาของช่วงพีคและช่วงต่ำ ซึ่งส่งผลกระทบต่อผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจของการดำเนินงานสถานี

การกระจายกำลังไฟฟ้า

ในด้านความจุการกระจายกำลังไฟฟ้า การวางสายเคเบิล และการใช้งานทางวิศวกรรมอื่นๆ เครื่องชาร์จขนาด 360kW/480kW อาจมีกำลังมากกว่าเครื่องชาร์จขนาด 120kW ถึง 3/4 เท่า ดังนั้นเครื่องชาร์จขนาด 360kW/480kW หลายรุ่นจึงเลือกใช้รูปแบบ "สถานีภายในสถานี" หรือสถานีสาธิต เช่น Tesla V3

ประการแรก เทคโนโลยีการระบายความร้อนด้วยของเหลว กำลังกลายเป็นอุปกรณ์มาตรฐานของการชาร์จพลังงานสูง เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการระบายความร้อนและอายุการใช้งานของอุปกรณ์

ประการที่สอง เทคโนโลยีอัจฉริยะและการเชื่อมต่อกำลังพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ผ่านเทคโนโลยี Internet of Things (IoT), Big Data และปัญญาประดิษฐ์ (AI) ผู้ให้บริการสถานีชาร์จสามารถตรวจสอบอุปกรณ์จากระยะไกล วินิจฉัยข้อผิดพลาด และกำหนดราคาแบบไดนามิก ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการดำเนินงาน

ประการที่สาม สถานีชาร์จกำลังสูงจะให้ความสำคัญกับความเข้ากันได้และความอเนกประสงค์มากขึ้น สามารถรองรับรถยนต์พลังงานใหม่ (NEVs) ที่มีแบรนด์ รุ่น และสเปกที่แตกต่างกัน ทำลายข้อจำกัดระหว่างรถยนต์และสถานีชาร์จ และมอบประสบการณ์การชาร์จที่สะดวกสบายยิ่งขึ้นแก่ผู้ใช้

ประการที่สี่ การชาร์จกำลังสูงจะมีการบูรณาการอย่างใกล้ชิดกับแหล่งพลังงานหมุนเวียน การใช้พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมเพื่อจ่ายพลังงานให้กับหัวชาร์จช่วยให้การชาร์จเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอย่างแท้จริง ลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และส่งเสริมการพัฒนาพลังงานที่ยั่งยืน