Đầu năm nay đã chứng kiến sự tăng trưởng đáng kể trên thị trường xe năng lượng mới (NEV) toàn cầu. Là một cơ sở hạ tầng mới quan trọng, các trụ sạc đang được triển khai với tốc độ nhanh hơn, quy mô liên tục mở rộng. Theo dữ liệu mới nhất, lấy Trung Quốc làm ví dụ, tính đến tháng 1 năm 2025, tổng số cơ sở hạ tầng sạc tại Trung Quốc là 13,213 triệu, tăng 49,1% so với cùng kỳ năm trước. Trong đó, sạc công suất cao đang trở thành một điểm sáng mới trong ngành công nghiệp trụ sạc của Trung Quốc.

Trạm sạc công suất cao, đúng như tên gọi, là một thiết bị sạc có khả năng xuất công suất lớn. So với trạm sạc truyền thống, ưu điểm nổi bật nhất của nó là giảm đáng kể thời gian sạc.

Sạc công suất cao là công nghệ sạc có đầu ra công suất lớn, chủ yếu dùng để sạc nhanh. Thông thường, công suất sạc càng lớn thì thời gian sạc càng ngắn, và công suất sạc phụ thuộc vào OBC (bộ sạc trên xe) của xe đối với sạc AC hoặc BMS (Hệ thống quản lý pin) đối với sạc DC. Trước khi bắt đầu sạc, giao tiếp giữa xe và thiết bị sạc sẽ được kiểm tra và xác nhận, với một khía cạnh quan trọng là công suất sạc mà xe có thể chấp nhận.

Hiện tại, sạc công suất cao chủ yếu tập trung vào việc tăng dòng sạc mà không nâng cao nền tảng điện áp tổng thể của xe. Tuy nhiên, khi dòng sạc tăng lên, giá trị nhiệt tỏa ra của các đầu nối và cáp tăng nhanh chóng, dẫn đến nhiệt độ tăng đột ngột, có thể làm hỏng các linh kiện điện tử của thiết bị sạc và thậm chí gây ra tai nạn an toàn nghiêm trọng liên quan đến cháy nổ.

Đầu ra điện áp cao hoặc dòng điện cao: Bằng cách tăng điện áp sạc hoặc dòng điện sạc, hoặc cả hai, lượng điện được cung cấp cho pin mỗi đơn vị thời gian sẽ tăng lên. Ví dụ, sạc truyền thống có thể sử dụng điện áp và dòng điện thấp hơn, chẳng hạn như 5V/2A; Sạc công suất cao có thể sử dụng điện áp cao hơn, chẳng hạn như 800V hoặc thậm chí 1000V, hoặc dòng điện lớn hơn, chẳng hạn như 800A và 1500A, v.v.

2.2 Tối ưu hóa thiết kế mạch sạc: Áp dụng các chip quản lý năng lượng và cấu trúc mạch tiên tiến, chẳng hạn như kiến trúc PFC + LLC. Nó có thể cải thiện hiệu quả sạc, giảm tổn thất năng lượng và đảm bảo thiết bị sạc vẫn duy trì hiệu suất chuyển đổi và độ ổn định cao dưới điều kiện đầu ra công suất lớn.

2.3 Quản lý sạc thông minh: Với sự hỗ trợ của chip và thuật toán thông minh, theo dõi thời gian thực trạng thái pin, chẳng hạn như công suất, điện áp, nhiệt độ, v.v. Dựa trên tình trạng thực tế của pin, các tham số sạc được tự động điều chỉnh để thực hiện các chế độ sạc như dòng điện không đổi, điện áp không đổi giới hạn dòng điện và điện áp không đổi sạc thả nổi. Điều này đảm bảo an toàn và hiệu quả của quá trình sạc.

1 Thời gian sạc rút ngắn: Đây là ưu điểm quan trọng nhất của sạc công suất cao. Ví dụ, trong lĩnh vực xe năng lượng mới (NEV), nó có thể bổ sung hơn 60% năng lượng cho xe tải điện hạng nặng chỉ trong 15 phút. Đối với các xe NEV thông thường, chỉ mất 15 phút để sạc từ 20% lên 80%.

2 Tăng cường sự tiện lợi cho người dùng: Sạc công suất cao giúp giảm thời gian chờ đợi của người dùng trong quá trình sạc. Điều này làm cho việc sử dụng xe điện và các thiết bị khác trở nên thuận tiện hơn, cải thiện hiệu quả di chuyển và giảm bớt "nỗi lo về phạm vi hoạt động".

3 Cải thiện hiệu quả hoạt động: Trong lĩnh vực hậu cần và vận tải, xe điện có thể được nạp lại nhanh chóng và đưa vào nhiệm vụ vận tải tiếp theo, giúp cải thiện hiệu quả hoạt động của đội xe hậu cần và giảm chi phí vận hành.

1 Trạm sạc công cộng: Tại các địa điểm công cộng như khu vực dịch vụ đường cao tốc và bãi đỗ xe lớn, các trụ sạc công suất cao cho phép sạc nhanh xe điện, giảm thiểu thời gian chờ đợi.

2 Vận tải logistics: Trong vận tải đường dài, sạc công suất cao giúp giảm đáng kể thời gian sạc và cải thiện hiệu quả vận tải.

1 Công nghệ sạc làm mát bằng chất lỏng: Công nghệ sạc làm mát bằng chất lỏng sử dụng chất làm mát để làm mát thiết bị sinh nhiệt trong quá trình sạc, chẳng hạn như súng sạc và cáp. Phương pháp này có thể kiểm soát hiệu quả nhiệt độ trong quá trình sạc, cho phép sử dụng cáp mỏng hơn, đồng thời đảm bảo an toàn cho thiết bị sạc và xe. Bộ sạc nhanh V3 của Tesla sử dụng công nghệ làm mát bằng chất lỏng này.

2 Kiến trúc điện áp cao 800V: Nhiều xe điện mới phát triển, chẳng hạn như Porsche Taycan, có hệ thống điện áp cao 800V. Hệ thống điện áp cao này có thể giảm đáng kể thời gian sạc. Với cùng công suất, điện áp cao hơn sẽ dẫn đến dòng điện thấp hơn, từ đó giảm tổn thất năng lượng và sinh nhiệt trong quá trình sạc.

3 Trụ sạc công suất cao: Trụ sạc công suất cao có thể cung cấp công suất sạc cực kỳ lớn. Ví dụ, một trụ sạc 350kW có thể sạc đầy 80% pin trong vòng 15 phút. Các trụ sạc này thường hỗ trợ nhiều tiêu chuẩn, chẳng hạn như CHAdeMO, CCS, GB/T, v.v., để đảm bảo khả năng tương thích với các loại xe khác nhau.

4 Hệ thống quản lý pin (BMS): Hệ thống quản lý pin đóng vai trò quan trọng trong sạc công suất cao. Nó có thể giám sát trạng thái của pin, chẳng hạn như nhiệt độ, điện áp và mức sạc, đồng thời đảm bảo quá trình sạc an toàn và hiệu quả. BMS có thể tối ưu hóa chiến lược sạc để tránh pin quá nóng hoặc sạc quá mức, do đó kéo dài tuổi thọ pin.

Tản nhiệt

Với sự gia tăng của công suất sạc, yêu cầu tản nhiệt của thiết bị ngày càng khắt khe hơn. Ví dụ, khi một trụ sạc 480 kW hoạt động hết công suất, nhu cầu tản nhiệt của nó vượt quá 20 kW. Trong khu vực sạc xe tải hạng nặng, vốn yêu cầu hoạt động công suất cao và thời gian dài, việc tản nhiệt hiệu quả hơn và độ tin cậy của thiết bị cao hơn là điều cần thiết. Trong lĩnh vực tản nhiệt, ba công nghệ chính là phương pháp thông gió trực tiếp truyền thống, ống dẫn khí độc lập và làm mát bằng chất lỏng. Trong số này, ống dẫn khí độc lập và làm mát bằng chất lỏng mang lại mức độ bảo vệ tương đối cao.

Hiệu suất tổng thể

Do công suất cao, vấn đề hiệu suất sẽ trở nên rõ ràng hơn, ảnh hưởng đến tản nhiệt và lợi ích kinh tế của toàn bộ trạm. Trong lĩnh vực thay đổi công suất, ngoài việc tối ưu hóa cấu trúc liên kết và cấp độ hệ thống, việc ứng dụng các thiết bị bán dẫn mới, chẳng hạn như thiết bị silicon carbide, cũng rất quan trọng. Tuy nhiên, hiện tại, việc ứng dụng các thiết bị silicon carbide vẫn đối mặt với một số thách thức, bao gồm chi phí, yêu cầu về mạch điều khiển tần số cao, thiết kế các thiết bị từ tính hỗ trợ, tản nhiệt và bảo vệ ngắn mạch.

Tiếng ồn

Tiếng ồn sẽ ảnh hưởng đến trải nghiệm của người dùng sạc và vị trí của trạm. Đặc biệt ở một số khu vực có yêu cầu về tiếng ồn cao, thiết bị gây tiếng ồn lớn không thể sử dụng, hoặc việc sử dụng và lắp đặt bị hạn chế, ví dụ, cần trang bị các biện pháp tương ứng để giảm thiểu tác động của tiếng ồn. Trong kiểm soát tiếng ồn, bố trí quạt, thiết kế ống dẫn khí và sử dụng vật liệu cách âm, tiêu âm đều là những yếu tố quan trọng, cùng nhau ảnh hưởng đến mức độ tiếng ồn.

lưới điện

Việc ứng dụng rộng rãi sạc DC công suất lớn sẽ có tác động đến lưới điện. Nó dẫn đến sự gia tăng đáng kể tải trọng của lưới điện. Đặc biệt tại các trung tâm thương mại, khu dân cư và các địa điểm khác, nơi dung lượng lưới điện có hạn, việc lắp đặt thiết bị sạc công suất lớn thường đòi hỏi phải mở rộng dung lượng bổ sung. Việc mở rộng dung lượng lưới điện ở những khu vực này không chỉ khó khăn mà còn tốn kém. Sự tăng giảm công suất nhanh chóng của sạc công suất lớn dẫn đến sự gia tăng biến động của lưới điện, gây ra thách thức cho sự ổn định của lưới điện. Sự thay đổi công suất nhanh chóng này có thể ảnh hưởng đến đặc điểm đỉnh-thung của lưới điện, làm tăng chênh lệch đỉnh-thung, và cũng có thể dẫn đến sự thay đổi thời gian đỉnh-thung, do đó ảnh hưởng đến lợi ích kinh tế của hoạt động trạm.

Phân phối điện

Về công suất phân phối điện, đi dây cáp và các ứng dụng kỹ thuật khác, một thiết bị 360kW/480kW có thể lớn hơn 3/4 lần so với thiết bị sạc 120kW, vì vậy nhiều thiết bị 360kW/480kW đã chọn "trạm trong trạm" hoặc trạm trình diễn, ví dụ như Tesla V3.

Đầu tiên, công nghệ tản nhiệt bằng chất lỏng đang trở thành cấu hình tiêu chuẩn của thiết bị sạc công suất cao để cải thiện hiệu quả tản nhiệt và tuổi thọ thiết bị.

Thứ hai, các công nghệ thông minh và kết nối đang dần trưởng thành. Thông qua Internet of Things (IoT), dữ liệu lớn và các công nghệ trí tuệ nhân tạo, các nhà khai thác trạm sạc có thể thực hiện giám sát từ xa, chẩn đoán lỗi và định giá động thiết bị, đồng thời cải thiện hiệu quả hoạt động.

Thứ ba, các trạm sạc công suất cao sẽ chú trọng hơn đến khả năng tương thích và tính linh hoạt. Nó có thể thích ứng với các xe năng lượng mới (NEV) thuộc các thương hiệu, mẫu mã và thông số kỹ thuật khác nhau, phá vỡ rào cản giữa xe và trạm sạc, đồng thời mang đến trải nghiệm sạc thuận tiện hơn cho người dùng.

Thứ tư, sạc công suất cao sẽ được tích hợp chặt chẽ hơn với các nguồn năng lượng tái tạo. Sử dụng năng lượng mặt trời và gió để cung cấp năng lượng cho các trụ sạc cho phép sạc xanh thực sự, giảm thêm lượng khí thải carbon và thúc đẩy phát triển năng lượng bền vững.