Vistas: 0 Autor: El editor de sitios Publicar Tiempo: 2025-02-25 Origen: Sitio
A medida que el mundo presta cada vez más atención a la protección del medio ambiente y el desarrollo sostenible, la demanda del mercado de vehículos eléctricos (EV) como un medio de transporte de energía limpia continúa aumentando. Sin embargo, la popularidad de los vehículos eléctricos no solo depende del progreso tecnológico de los vehículos mismos, sino también del desarrollo sincrónico de la tecnología de carga. Este artículo explorará varias áreas clave de tecnología de carga de vehículos eléctricos en profundidad, incluida la tecnología de carga, la tecnología de comunicación, la tecnología de gestión de baterías, la tecnología de almacenamiento y gestión de energía, y la seguridad y la estandarización.
I. Tecnología de carga
(I) carga de CA
La carga de CA es una opción ideal para cargar en casa y en el lugar de trabajo con su menor potencia (generalmente menos de 22kW). En Europa, los métodos de carga de 22kW de 7.4kW y trifásicos monofásicos son más comunes, mientras que América del Norte está dominada por 19.2kW. La ventaja de este método de carga es que puede soportar la gestión de precios de electricidad de tiempo de uso, lo que permite a los usuarios elegir el período de carga más económico de acuerdo con las fluctuaciones de los precios de la electricidad, reduciendo así los costos de carga. Además, la compatibilidad de los equipos de carga de CA con las redes inteligentes para el hogar proporciona a los usuarios una experiencia de carga más conveniente.
El desarrollo de la tecnología de carga inteligente ha mejorado aún más la eficiencia y la experiencia del usuario de la carga de CA. A través de la tecnología de Internet de las cosas, los equipos de carga pueden lograr el equilibrio de carga y evitar efectivamente la aparición de sobrecarga de cuadrícula. Al mismo tiempo, la introducción de la certificación Plug & Charge simplifica el proceso de carga, lo que permite a los usuarios lograr una carga rápida sin operaciones complicadas.
Sin embargo, las diferencias en los estándares en diferentes regiones siguen siendo un desafío para la carga de AC. El diseño de compatibilidad de GB/T de China, las interfaces SAE J1772 de Europa y las América del Norte es de gran importancia para lograr la carga interregional. En el futuro, con la unificación gradual de los estándares globales, la conveniencia y la popularidad de la carga de CA mejorará aún más.
(Ii) Carga de DC
La carga de DC se ha convertido en la primera opción para viajes de larga distancia y escenarios de reposición de energía rápida con su alta potencia (60kW - 240kw de montones de carga rápida y 250kw o más pilas de carga superes) y capacidades de carga rápida. Por ejemplo, la potencia máxima de las pilas de Tesla V3 Super Charging puede alcanzar 250kW, lo que acorta en gran medida el tiempo de carga.
La aplicación de la tecnología de enfriamiento de líquidos es una innovación importante en el campo de la carga de DC. El uso de líneas de pistola de carga refrigeradas por líquido, como la solución súper carga de 600kW de Huawei, puede reducir efectivamente el aumento de la temperatura durante la transmisión de alta corriente y mejorar la seguridad y la estabilidad del proceso de carga. La promoción de esta tecnología proporciona una fuerte garantía para la operación confiable de los equipos de carga de alta potencia.
La adaptabilidad de la plataforma de voltaje ultra alto también es una importante dirección de desarrollo de la tecnología de carga de CC. Adaptar a los modelos de batería de alto voltaje de 800 V, como el Porsche Taycan, ha logrado un resultado sorprendente de 200 kilómetros de rango de manejo después de 5 minutos de carga. Este avance tecnológico proporciona un fuerte soporte para el alto rendimiento y la carga rápida de vehículos eléctricos.
(Iii) carga inalámbrica
La tecnología de carga inalámbrica ha atraído mucha atención con su conveniencia y sentido de tecnología. La carga inalámbrica estática utiliza inducción electromagnética, con una eficiencia de más del 90%, como la tecnología de carga inalámbrica utilizada por el BMW 530E. Sin embargo, su instalación requiere una precisión de alineación de tierra de ± 7 cm, lo que impone altas demandas en el proceso de instalación.
La carga inalámbrica dinámica funciona con bobinas integradas en el camino. Seúl, Corea del Sur tiene una sección de demostración de 1,2 km con una eficiencia del 85%, pero el costo de construcción es tan alto como US $ 4 millones/km. Este alto costo limita la aplicación comercial a gran escala de la carga inalámbrica dinámica, y se necesitan avances en la optimización tecnológica y el control de costos en el futuro.
En términos de progreso estándar, la regulación de SAE J2954 de los niveles de potencia de 11kW y la expansión del estándar de Qi a los vehículos eléctricos brindan orientación para el desarrollo estandarizado de la tecnología de carga inalámbrica. Con la mejora continua de los estándares, se espera que la tecnología de carga inalámbrica ocupe un lugar en el campo de la carga de vehículos eléctricos.
| Clasificación | Tipo de tecnología | Contenido específico |
| Tecnología de carga | Carga de CA | -La potencia generalmente es inferior a 22kW (7.4kW para una fase monofásica en Europa, 22kW para tres fases; 19.2kW es la principal potencia en América del Norte), admite la gestión de precios de electricidad de tiempo de uso y es adecuado para las redes inteligentes del hogar. - Tecnología de carga inteligente: combinada con el Internet de las cosas para lograr el equilibrio de carga y evitar la sobrecarga de la red; Admite la certificación Plug & Charge para mejorar la experiencia del usuario. - Diferencias estándar: China GB/T, Europa Tipo 2, América del Norte SAE J1772 Diseño de compatibilidad de la interfaz. |
| Carga de DC | - Rango de potencia: 60kW-240kW (pila de carga rápida), 250kW y superior (pila de sobrealimentación, como la pila de sobrealimentación Tesla V3 con una potencia máxima de 250kW). - Tecnología de enfriamiento líquido: use la línea de armas de carga refrigerada por líquidos (como la solución de sobrealimentación de 600kW de Huawei) para reducir el aumento de la temperatura durante la transmisión de alta corriente y mejorar la seguridad. -Plataforma de voltaje ultra alto: adecuado para modelos de batería de alto voltaje de 800 V (como Porsche Taycan), que se carga durante 5 minutos para lograr un rango de 200 kilómetros. | |
| Carga inalámbrica | - Carga inalámbrica estática: la eficiencia de inducción electromagnética supera el 90% (como BMW 530E), y la instalación requiere una precisión de alineación de tierra de ± 7 cm. - Carga inalámbrica dinámica: Suministro de energía de la bobina integrada de la carretera, Seúl, Operación de prueba de Corea del Sur de una sección de demostración de 1,2 km, eficiencia del 85%, pero el costo de construcción supera los $ 4 millones/km. - Progreso estándar: SAE J2954 estipula el nivel de potencia de 11kW, y el estándar QI se extiende a vehículos eléctricos. |
II. Tecnología de comunicación
(I) Comunicación inalámbrica
La tecnología de comunicación inalámbrica juega un papel importante en el campo de la carga de vehículos eléctricos. La tecnología 4G/5G se utiliza para el monitoreo en tiempo real para garantizar la seguridad y la capacidad de control del proceso de carga. La tecnología NB-IoT es adecuada para informar el estado de los dispositivos de baja potencia, como la transmisión de datos del medidor. Lora Technology tiene ventajas en la implementación de redes privadas dentro del parque y puede lograr una transmisión de datos estable.
La aplicación de la tecnología de computación Edge permite cargar pilas para procesar datos localmente, como el cifrado de facturación, reducir la dependencia de la nube y el tiempo de respuesta es inferior a 50 ms. La promoción de esta tecnología ha mejorado la eficiencia operativa y la seguridad de los datos del sistema de carga.
En términos de protocolos de seguridad, la implementación del cifrado obligatorio de TLS 1.3 evita efectivamente las amenazas de seguridad de la red, como los ataques de hombre en el medio y garantiza la seguridad de los datos y la privacidad del usuario durante el proceso de carga.
(Ii) comunicación cableada
La tecnología de comunicación cableada también es indispensable en el campo de la carga de vehículos eléctricos. El protocolo industrial Profinet/IP admite la transmisión de 1 Gbps, que satisface las necesidades de control en tiempo real. El bus CAN se utiliza para la comunicación entre el BMS (sistema de gestión de baterías) y la pila de carga, siguiendo el estándar ISO 15118 para garantizar la precisión y confiabilidad de la transmisión de datos.
La aplicación de la tecnología de redundancia de fibra óptica, como el diseño de topología de la red de doble anillo, garantiza la interrupción cero de la comunicación en las estaciones de carga de carreteras. La promoción de esta tecnología mejora la estabilidad y la confiabilidad de la red de carga y proporciona una fuerte garantía para los viajes de larga distancia de vehículos eléctricos.
| Clasificación | Tipo de tecnología | Contenido específico |
| Tecnología de comunicaciones | Comunicaciones inalámbricas | -Comunicación múltiple: 4G/5G se usa para el monitoreo en tiempo real, NB-IOT se utiliza para informes de estado de dispositivo de baja potencia (como medidores de electricidad), y Lora se utiliza para la implementación de la red privada dentro del parque. - Computación de borde: procesar datos localmente en la estación de carga (como el cifrado de facturación), reducir la dependencia de la nube y el tiempo de respuesta <50ms. -Protocolo de seguridad: cifrado obligatorio de TLS 1.3 para evitar ataques de hombre en el medio. |
| Comunicaciones con cable | - Protocolo industrial: Profinet/IP admite la transmisión de 1 GBPS para cumplir con los requisitos de control en tiempo real; El bus de la lata se utiliza para la comunicación entre BMS y las pilas de carga (estándar ISO 15118). - Redundancia de fibra: el diseño de topología de red de doble anillo (como Siemens Salance) garantiza la interrupción cero de la comunicación en las estaciones de carga de carreteras. |
Iii . Tecnología de gestión de baterías
(I) Administración de energía de la batería
La tecnología de gestión de energía de la batería es de gran importancia para extender la duración de la batería y mejorar la eficiencia de carga. La tecnología de predicción de IA, como el algoritmo LSTM, puede predecir la batería SOC (estado de carga) con una precisión de ± 3%. La aplicación del modelo gemelo digital optimiza aún más la curva de carga y mejora la eficiencia de carga.
La tecnología de utilización de capas utiliza baterías de energía retiradas para pilas de almacenamiento de energía, como las estaciones de intercambio de baterías de Weilai, que aún pueden servir durante 5 años después de que la capacidad decaiga al 70%. La promoción de esta tecnología no solo se da cuenta del reciclaje de recursos, sino que también brinda un fuerte apoyo para el desarrollo sostenible de la industria de los vehículos eléctricos.
(Ii) Gestión térmica de la batería
La tecnología de gestión térmica de la batería es crucial para garantizar la seguridad y el rendimiento de las baterías. Los materiales de cambio de fase (PCM), como los materiales compuestos a base de parafina, pueden absorber el calor durante la carga y descarga de la batería, y el rango de control de temperatura puede alcanzar -20 ℃ -50 ℃. La aplicación de esta tecnología controla efectivamente la temperatura de la batería y mejora la vida útil y la seguridad de la batería.
La tecnología de enfriamiento termoeléctrico utiliza el efecto más lento para controlar activamente la temperatura, y la eficiencia es un 15% más alta que la del enfriamiento líquido tradicional. Esta innovación tecnológica proporciona una solución más eficiente y confiable para la gestión térmica de la batería.
| Clasificación | Tipo de tecnología | Contenido específico |
| Tecnología de gestión de baterías | Administración de energía de la batería | - Predicción de IA: el algoritmo LSTM predice la batería SOC (precisión ± 3%), y el modelo gemelo digital optimiza la curva de carga. - Utilización secundaria: las baterías eléctricas retiradas se utilizan para pilas de almacenamiento de energía (como las estaciones de intercambio de baterías de Weilai), y aún pueden servir durante 5 años después de que la capacidad se descomponga al 70%. |
| Gestión térmica de batería | -Material de cambio de fase (PCM): los materiales compuestos a base de parafina absorben el calor de la carga y descarga de la batería, con un rango de control de temperatura de -20 ℃ ~ 50 ℃. - Enfriamiento termoeléctrico: control de temperatura activa utilizando el efecto Peltier, con un aumento de eficiencia del 15% sobre el enfriamiento de líquidos tradicional. |
IV. Tecnología de almacenamiento y gestión de energía
(I) Integración de almacenamiento y carga fotovoltaica
La tecnología de integración de almacenamiento y carga fotovoltaica combina orgánicamente instalaciones fotovoltaicas, de almacenamiento de energía y carga para formar una arquitectura de microrred. La combinación de Fotovoltaica + Almacenamiento de Energía + Pila de carga + Sistema de Gestión de Energía (EMS) realiza la operación fuera de la red, como la estación integrada de almacenamiento y carga de carga y carga de Tesla Shanghai. La promoción de esta tecnología ha mejorado la eficiencia de utilización de energía y una dependencia reducida de las redes eléctricas tradicionales.
La aplicación de la tecnología de la planta de energía virtual (VPP) agrega pilas de carga distribuidas para participar en el mercado de energía y ajusta dinámicamente las estrategias de carga y descarga. La innovación de esta tecnología proporciona nuevas ideas y métodos para la gestión de energía de las instalaciones de carga de vehículos eléctricos.
(Ii) Tecnología V2G
La tecnología V2G (vehículo a red) realiza la interacción bidireccional entre vehículos y redes eléctricas. Las pilas de carga bidireccional apoyan los estándares COMBO COMO 2.0 (Japón) y CCS (Europa y Estados Unidos), y la eficiencia de carga y descarga puede alcanzar el 92%. La aplicación de esta tecnología mejora la eficiencia de utilización de energía de los vehículos eléctricos y proporciona soporte para la operación estable de la red eléctrica.
En términos de modelo de negocio, Octopus Energy en el Reino Unido proporciona subsidios de precios de electricidad V2G, y los propietarios de automóviles pueden ganar hasta 840 libras por año. La promoción de este modelo de negocio ha estimulado el entusiasmo de los usuarios por participar en la tecnología V2G y proporcionó un fuerte apoyo a la aplicación a gran escala de la tecnología V2G.
En términos de compatibilidad de la red, la tecnología V2G debe aprobar la certificación IEEE 1547-2018 para garantizar que la tasa de distorsión armónica sea inferior al 5%. La implementación de este estándar garantiza la compatibilidad de la tecnología V2G con la red, proporcionando una fuerte garantía para la aplicación generalizada de la tecnología V2G.
| Clasificación | Tipo de tecnología | Contenido específico |
| Tecnología de almacenamiento y gestión de energía | Integración fotovoltaica de almacenamiento y carga | - Arquitectura de microrred: Fotovoltaica + Almacenamiento de energía + Pila de carga + Sistema de Gestión de Energía (EMS), para lograr una operación fuera de la red (como la estación integrada de almacenamiento y carga fotovoltaica Tesla Shanghai). - Planta de energía virtual (VPP): pilas de carga distribuidas agregadas para participar en el mercado de energía y ajustar dinámicamente la estrategia de carga y descarga. |
| Tecnología V2G | - Pila de carga bidireccional: es compatible con los estándares de COMBO COMO 2.0 (Japón) y CCS (Europa y Estados Unidos), con una eficiencia de carga y descarga del 92%. - Modelo de negocio: Octopus Energy en el Reino Unido proporciona subsidios de precios de electricidad V2G, y los propietarios de automóviles pueden ganar hasta £ 840 por año. - Compatibilidad de la cuadrícula: se requiere la certificación IEEE 1547-2018 para garantizar que la tasa de distorsión armónica sea <5%. |
V. Seguridad y estandarización
(I) Certificación de seguridad
La certificación de seguridad es un medio importante para garantizar la operación segura de las instalaciones de carga de vehículos eléctricos. En términos de seguridad eléctrica, las certificaciones UL 2594 (América del Norte) e IEC 61851 (internacional), así como los requisitos para los niveles de protección superiores a IP54, aseguran el rendimiento de seguridad eléctrica de las instalaciones de carga. En términos de seguridad funcional, los requisitos de nivel ASIL C ISO 26262 y el estándar de cobertura de prueba de inyección de fallas superior al 95% garantiza el rendimiento de seguridad funcional de las instalaciones de carga.
(Ii) estándares de interfaz
La unificación de los estándares de interfaz es de gran importancia para lograr la compatibilidad entre las diferentes instalaciones de carga. Los estándares principales globales incluyen CCS1 (América del Norte), CCS2 (Europa), GB/T 20234 (China) y Chademo (Japón). El establecimiento de la Alianza Super Charge, como la apertura de la interfaz NACS de Tesla, y la participación de fabricantes de automóviles como Ford y GM, han promovido la unificación de los estándares de interfaz y el desarrollo de la compatibilidad.
| Clasificación | Tipo de tecnología | Contenido específico |
| Seguridad y estandarización | Certificación de seguridad | - Seguridad eléctrica: UL 2594 (América del Norte), Certificación IEC 61851 (Internacional), IP54 o nivel superior de protección. - Seguridad funcional: requisitos de nivel ASIL C ISO 26262, cobertura de prueba de inyección de falla> 95%. |
| Normas de interfaz | - Estándares principales globales: CCS1 (América del Norte), CCS2 (Europa), GB/T 20234 (China), Chademo (Japón). - Super Carging Alliance: la interfaz NACS de Tesla está abierta, Ford, GM y otros fabricantes de automóviles se han unido, y es compatible con pilas de carga de terceros. |
VI. Tendencias emergentes
(I) Diseño modular
El diseño modular es una tendencia importante en el desarrollo de instalaciones de carga de vehículos eléctricos. La tecnología de apilamiento del módulo de potencia, como un módulo único de 60kW, admite la expansión paralela a 480kW, lo que mejora la flexibilidad y la escalabilidad de las instalaciones de carga. La tecnología de reemplazo de plug-and-play hace posible el complemento de módulos defectuosos, y el tiempo medio de reparación (MTTR) es inferior a 15 minutos, lo que mejora la eficiencia de confiabilidad y mantenimiento de las instalaciones de carga.
(Ii) Red optimizada de IA
La tecnología AI tiene amplias perspectivas de aplicación en la optimización de las redes de carga de vehículos eléctricos. La tecnología de optimización de diseño de pila de carga basada en el aprendizaje de refuerzo puede reducir el costo de la transformación de la red eléctrica, como el proyecto piloto de Google Deepmind, que redujo los costos en un 12%. La tecnología de análisis de comportamiento del usuario predice las horas pico a través de algoritmos de agrupación y ajusta dinámicamente las tarifas de servicio, mejorando la eficiencia operativa y la experiencia del usuario de las instalaciones de carga.
| Clasificación | Tipo de tecnología | Contenido específico |
| Tendencias emergentes | Diseño modular | - Apilamiento del módulo de potencia: módulo único 60kW, admite la expansión paralela a 480kW (como ABB Terra HP). - Reemplazo de enchufe y reproducción: módulos defectuosos de intercambio en caliente, MTTR (tiempo medio para reparar) <15 minutos. |
| Redes optimizadas de AI-AI | - Optimice el diseño de las pilas de carga basadas en el aprendizaje de refuerzo para reducir el costo de la transformación de la red eléctrica (el proyecto piloto de Google Deepmind redujo los costos en un 12%). - Análisis de comportamiento del usuario: los algoritmos de agrupación predicen las horas pico y ajustan dinámicamente las tarifas de servicio (como una prima del 20% para compartir el tiempo en el área de CBD de Beijing). |
El desarrollo de la tecnología de carga de vehículos eléctricos es de gran importancia para promover la popularización y el desarrollo sostenible de la industria de los vehículos eléctricos. Este artículo muestra el estado actual, los desafíos y las tendencias futuras de la tecnología de carga de vehículos eléctricos a través de discusiones en profundidad sobre tecnología de carga, tecnología de comunicación, tecnología de gestión de baterías, almacenamiento de energía y tecnología de gestión, seguridad y estandarización. En el futuro, con la innovación continua de la tecnología y la unificación gradual de los estándares, la tecnología de carga de vehículos eléctricos marcará el comienzo de una perspectiva de desarrollo más amplia y hará mayores contribuciones a la protección del medio ambiente y el desarrollo sostenible.
