Technische route van de laadstapelindustrie

Naarmate de wereld steeds meer aandacht besteedt aan milieubescherming en duurzame ontwikkeling, blijft de marktvraag naar elektrische voertuigen (EV's) als een transportmiddel voor schone energie stijgen. De populariteit van elektrische voertuigen hangt echter niet alleen af ​​van de technologische voortgang van de voertuigen zelf, maar ook van de synchrone ontwikkeling van laadtechnologie. Dit artikel onderzoekt verschillende belangrijke gebieden van het oplaadtechnologie van elektrische voertuigen diepgaand, waaronder laadtechnologie, communicatietechnologie, technologie voor batterijbeheer, energieopslag- en managementtechnologie en veiligheid en standaardisatie.

I. Laadtechnologie oplaad

(I) AC -opladen

AC -opladen is een ideale keuze om thuis en op de werkplek op te laden met zijn lagere stroom (meestal minder dan 22 kW). In Europa komen een enkele fase 7,4 kW en driefasige 22 kW laadmethoden vaker voor, terwijl Noord-Amerika wordt gedomineerd met 19,2 kW. Het voordeel van deze laadmethode is dat het tijdstip van gebruikstijdprijsbeheer kan ondersteunen, waardoor gebruikers de meest economische laadperiode kunnen kiezen volgens de schommelingen van de elektriciteitsprijs, waardoor de kosten voor laadkosten worden verlaagd. Bovendien biedt de compatibiliteit van AC -oplaadapparatuur met Smart Grids Home Smart Grids een handiger laadervaring.

De ontwikkeling van slimme laadtechnologie heeft de efficiëntie en gebruikerservaring van het opladen van AC verder verbeterd. Via het Internet of Things -technologie kan oplaadapparatuur load -balancing bereiken en effectief het optreden van roosteroverbelasting vermijden. Tegelijkertijd vereenvoudigt de introductie van Plug & Charge -certificering het laadproces, waardoor gebruikers snel opladen kunnen bereiken zonder gecompliceerde bewerkingen.

Verschillen in normen in verschillende regio's blijven echter een uitdaging voor het opladen van AC. Het compatibiliteitsontwerp van de Chinese GB/T, Europa's Type 2 en de SAE J1772-interfaces van Noord-Amerika is van groot belang voor het bereiken van cross-regionaal opladen. In de toekomst, met de geleidelijke eenwording van wereldwijde normen, zal het gemak en de populariteit van AC -opladen verder worden verbeterd.

(Ii) DC -opladen

DC -opladen is de eerste keuze geworden voor langeafstandscenario's over lange afstand en snelle energie met zijn hoge stroom (60 kW - 240 kW snelladen en 250 kW of meer superlaadpalen) en snel oplaadmogelijkheden. Het piekvermogen van Tesla V3 Super Charging -palen kan bijvoorbeeld 250 kW bereiken, wat de oplaadtijd aanzienlijk verkort.

De toepassing van vloeistofkoeltechnologie is een belangrijke innovatie op het gebied van DC -opladen. Het gebruik van vloeistofgekoelde laadpistoollijnen, zoals de 600 kW superlaadoplossing van Huawei, kan de temperatuurstijging tijdens de transmissie met hoge stroom effectief verminderen en de veiligheid en stabiliteit van het laadproces verbeteren. De promotie van deze technologie biedt een sterke garantie voor de betrouwbare werking van krachtige laadapparatuur.

Het aanpassingsvermogen van het ultrahoge spanningsplatform is ook een belangrijke ontwikkelingsrichting van DC-laadtechnologie. Aanpassing aan 800V hoogspanningsbatterijmodellen, zoals de Porsche Taycan, heeft na 5 minuten opladen een verbazingwekkend resultaat van 200 kilometer rijbereik bereikt. Deze technologische doorbraak biedt sterke ondersteuning voor de hoge prestaties en het snel opladen van elektrische voertuigen.

(Iii) draadloos opladen

Draadloze oplaadtechnologie heeft veel aandacht getrokken met zijn gemak en gevoel voor technologie. Statisch draadloos opladen maakt gebruik van elektromagnetische inductie, met een efficiëntie van meer dan 90%, zoals de draadloze oplaadtechnologie die wordt gebruikt door de BMW 530E. De installatie ervan vereist echter een grondaanlijningsnauwkeurigheid van ± 7 cm, die hoge eisen stelt aan het installatieproces.

Dynamisch draadloos opladen wordt aangedreven door ingebedde spoelen in de weg. Seoul, Zuid-Korea heeft een proef met een demonstratiesectie van 1,2 km met een efficiëntie van 85%, maar de bouwkosten zijn zo hoog als US $ 4 miljoen/km. Deze hoge kosten beperkt de grootschalige commerciële toepassing van dynamisch draadloos opladen en doorbraken in technologieoptimalisatie en kostenbeheersing zijn in de toekomst nodig.

In termen van standaard vooruitgang bieden de regulering van SAE J2954 van 11KW -stroomniveaus en de uitbreiding van de QI -standaard naar elektrische voertuigen richtlijnen voor de gestandaardiseerde ontwikkeling van draadloze laadtechnologie. Met de voortdurende verbetering van de normen wordt verwacht dat draadloze oplaadtechnologie een plaats inneemt op het gebied van opladen van elektrische voertuigen.

Classificatie	Technologietype	Specifieke inhoud
Laadtechnologie	AC -oplaad	-De stroom is over het algemeen minder dan 22 kW (7,4 kW voor eenfase in Europa, 22 kW voor driefasige; 19,2 kW is de belangrijkste kracht in Noord-Amerika), ondersteunt tijdstip van gebruikstijdprijsbeheer en is geschikt voor Smart Grids in Home. - Smart Charging Technology: gecombineerd met het internet der dingen om load -balancing te bereiken en rasteroverbelasting te voorkomen; Ondersteunt Plug & Charge -certificering om de gebruikerservaring te verbeteren. - Standaardverschillen: China GB/T, Europa Type 2, Noord -Amerika SAE J1772 Interface Compatibiliteitsontwerp.
	DC opladen	- Power Bereik: 60 kW-240 kW (snellaadstapel), 250 kW en hoger (supercharging-stapel, zoals Tesla V3 Supercharging-stapel met een piekvermogen van 250 kW). - Vloeistofkoeltechnologie: gebruik vloeistofgekoelde laadpistoollijn (zoals Huawei's 600kW supercharging-oplossing) om de temperatuurstijging tijdens de transmissie met hoge stroom te verminderen en de veiligheid te verbeteren. -Ultrahoogspanningsplatform: geschikt voor 800V hoogspanningsbatterijmodellen (zoals Porsche Taycan), opladen gedurende 5 minuten om een ​​bereik van 200 kilometer te bereiken.
	Draadloos opladen	- Statisch draadloos opladen: elektromagnetische inductie -efficiëntie is meer dan 90% (zoals BMW 530E), en de installatie vereist de nauwkeurigheid van de gronduitlijning van ± 7 cm. - Dynamisch draadloos opladen: Road Embedded Coil -voeding, Seoul, Zuid -Korea -proefoperatie van 1,2 km demonstratiesectie, efficiëntie 85% maar de bouwkosten zijn groter dan $ 4 miljoen/km. - Standaard voortgang: SAE J2954 bepaalt het vermogensniveau van 11KW en de Qi -standaard wordt uitgebreid tot elektrische voertuigen.

II. Communicatietechnologie

(I) Draadloze communicatie

Draadloze communicatietechnologie speelt een belangrijke rol op het gebied van opladen van elektrische voertuigen. 4G/5G-technologie wordt gebruikt voor realtime monitoring om de veiligheid en controleerbaarheid van het laadproces te waarborgen. NB-IOT-technologie is geschikt voor het melden van de status van apparaten met lage kracht, zoals de overdracht van metergegevens. Lora Technology heeft voordelen bij de implementatie van particuliere netwerken in het park en kan een stabiele gegevensoverdracht bereiken.

De toepassing van Edge Computing -technologie stelt oplaadpalen in staat om gegevens lokaal te verwerken, zoals factureringscodering, het verminderen van afhankelijkheid van de cloud en de responstijd is minder dan 50 ms. De promotie van deze technologie heeft de operationele efficiëntie en gegevensbeveiliging van het oplaadsysteem verbeterd.

In termen van beveiligingsprotocollen voorkomt de implementatie van verplichte TLS 1.3-codering effectief de bedreigingen van netwerkbeveiliging zoals man-in-the-middle-aanvallen en zorgt voor gegevensbeveiliging en gebruikersprivacy tijdens het laadproces.

(Ii) Bewaar communicatie

Wired communicatietechnologie is ook onmisbaar op het gebied van opladen van elektrische voertuigen. Het industriële protocol Profinet/IP ondersteunt 1GBPS-transmissie, die voldoet aan de behoeften van realtime controle. De CAN -bus wordt gebruikt voor de communicatie tussen het BMS (batterijbeheersysteem) en de laadstapel, volgens de ISO 15118 -standaard om de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van gegevensoverdracht te waarborgen.

De toepassing van glasvezel redundantie-technologie, zoals het ontwerp van het dubbele ring-netwerktopologie, zorgt voor nulonderbreking van communicatie op laadstations op de snelweg. De bevordering van deze technologie verbetert de stabiliteit en betrouwbaarheid van het laadnetwerk en biedt een sterke garantie voor langeafstandsreizen van elektrische voertuigen.

Classificatie	Technologietype	Specifieke inhoud
Communicatietechnologie	Draadloze communicatie	-Multi-mode communicatie: 4G/5G wordt gebruikt voor realtime monitoring, NB-IOT wordt gebruikt voor het rapporteren van apparaatstatus met een laag vermogen (zoals elektriciteitsmeters), en Lora wordt gebruikt voor de implementatie van privénetwerk in het park. - Edge Computing: procesgegevens lokaal bij het laadstation (zoals factureringscodering), verkleinen cloudafhankelijkheid en responstijd <50ms. -Beveiligingsprotocol: verplichte TLS 1.3-codering om man-in-the-middle-aanvallen te voorkomen.
	Bedrade communicatie	- Industrieel protocol: Profinet/IP ondersteunt 1GBPS-transmissie om aan realtime controle-eisen te voldoen; Can Bus wordt gebruikt voor communicatie tussen BMS en laadpalen (ISO 15118 -standaard). - Vezelredundantie: Dual-Ring Network Topology Design (zoals Siemens Scalance) zorgt voor nulonderbreking van communicatie op laadstations op de snelweg.

Iii . Batterijbeheertechnologie

(I) Batterij -energiebeheer

Batterij -energiebeheertechnologie is van groot belang voor het verlengen van de levensduur van de batterij en het verbeteren van de oplaadefficiëntie. AI -voorspellingstechnologie, zoals LSTM -algoritme, kan Battery SoC (toestand van lading) voorspellen met een nauwkeurigheid van ± 3%. De toepassing van digitaal tweelingmodel optimaliseert de laadcurve verder en verbetert het laadefficiëntie.

Laaggebruiktechnologie maakt gebruik van gepensioneerde elektrische batterijen voor energieopslagpalen, zoals Weilai Battery Swap -stations, die nog steeds 5 jaar kunnen dienen nadat de capaciteit vervalt tot 70%. De promotie van deze technologie realiseert niet alleen het recyclen van middelen, maar biedt ook sterke ondersteuning voor de duurzame ontwikkeling van de elektrische voertuigenindustrie.

(Ii) Thermisch beheer van de batterij

Batterij thermische managementtechnologie is cruciaal om de veiligheid en prestaties van batterijen te waarborgen. Faseveranderingsmaterialen (PCM), zoals composietmaterialen op basis van paraffine, kunnen warmte absorberen tijdens het opladen en ontladen van batterijen, en het temperatuurregelingsbereik kan -20 ℃ -50 ℃ bereiken. De toepassing van deze technologie regelt effectief de temperatuur van de batterij en verbetert de levensduur en veiligheid van de batterij.

Thermo -elektrische koeltechnologie gebruikt het Peltier -effect om de temperatuur actief te regelen, en de efficiëntie is 15% hoger dan die van traditionele vloeistofkoeling. Deze technologische innovatie biedt een efficiëntere en betrouwbaardere oplossing voor thermisch beheer van batterijen.

Classificatie	Technologietype	Specifieke inhoud
Batterijbeheertechnologie	Batterij -energiebeheer	- AI -voorspelling: LSTM -algoritme voorspelt Battery SoC (nauwkeurigheid ± 3%) en digitaal tweelingmodel optimaliseert de laadcurve. - Secundair gebruik: gepensioneerde stroombatterijen worden gebruikt voor energieopslagpalen (zoals Weilai Battery Swap -stations) en kunnen nog 5 jaar dienen nadat de capaciteit is vervalt tot 70%.
	Batterij thermisch beheer	-Faseveranderingsmateriaal (PCM): op paraffine gebaseerde composietmaterialen absorberen de warmte van batterij opladen en ontladen, met een temperatuurregelingsbereik van -20 ℃ ~ 50 ℃. - Thermo -elektrische koeling: actieve temperatuurregeling met behulp van het Peltier -effect, met een efficiëntie toename van 15% ten opzichte van traditionele vloeistofkoeling.

IV. Energieopslag- en managementtechnologie

(I) Fotovoltaïsche opslag- en oplaadintegratie

Fotovoltaïsche opslag- en oplaadintegratietechnologie combineert biologisch fotovoltaïsche, energieopslag- en laadfaciliteiten om een ​​microgrid -architectuur te vormen. De combinatie van fotovoltaïsche + energieopslag + laadstapel + energiebeheersysteem (EMS) realiseert de werking buiten de grid, zoals Tesla Shanghai fotovoltaïsche opslag en oplaad geïntegreerd station. De promotie van deze technologie heeft de efficiëntie van het energieverbruiken en verminderde afhankelijkheid van traditionele vermogensnetten.

De toepassing van virtuele elektriciteitscentrale (VPP) -technologie aggregeert gedistribueerde laadpalen om deel te nemen aan de energiemarkt en past dynamisch op laad- en ontlaadstrategieën aan. De innovatie van deze technologie biedt nieuwe ideeën en methoden voor energiebeheer van laadfaciliteiten voor elektrische voertuigen.

(Ii) V2G -technologie

V2G-technologie (voertuig-tot-grid) realiseert zich tweerichtingsinteractie tussen voertuigen en elektrische roosters. Bidirectionele oplaadpalen ondersteunen Chademo 2.0 (Japan) en CCS -combinatie (Europa en de Verenigde Staten) normen, en de oplaad- en ontlaadefficiëntie kan 92%bereiken. De toepassing van deze technologie verbetert de efficiëntie van het energieverbruik van elektrische voertuigen en biedt ondersteuning voor de stabiele werking van het vermogensnet.

Wat het bedrijfsmodel betreft, biedt Octopus Energy in het VK V2G -subsidies voor elektriciteitsprijs en kunnen autobezitters tot 840 pond per jaar verdienen. De promotie van dit bedrijfsmodel heeft het enthousiasme van gebruikers voor deelname aan V2G-technologie gestimuleerd en heeft een sterke ondersteuning geboden voor de grootschalige toepassing van V2G-technologie.

Wat de compatibiliteit van het netwerk betreft, moet V2G-technologie IEEE 1547-2018-certificering doorstaan ​​om ervoor te zorgen dat het harmonische vervormingspercentage lager is dan 5%. De implementatie van deze norm zorgt voor de compatibiliteit van V2G -technologie met het raster en biedt een sterke garantie voor de wijdverbreide toepassing van V2G -technologie.

Classificatie	Technologietype	Specifieke inhoud
Energieopslag- en managementtechnologie	Fotovoltaïsche opslag- en laadintegratie	- Microgrid-architectuur: fotovoltaïsche + energieopslag + laadstapel + energiebeheersysteem (EMS), om off-grid werking te bereiken (zoals Tesla Shanghai fotovoltaïsche opslag en opladen geïntegreerd station). - Virtual Power Plant (VPP): geaggregeerde gedistribueerde laadpalen om deel te nemen aan de energiemarkt en de strategie voor het laden en ontladen dynamisch aan te passen.
	V2G -technologie	- Bidirectionele laadstapel: ondersteunt Chademo 2.0 (Japan) en CCS -combinatie (Europa en de Verenigde Staten) normen, met een oplaad- en loweringsefficiëntie van 92%. - Bedrijfsmodel: Octopus -energie in het VK biedt V2G -subsidies voor elektriciteitsprijs en autobezitters kunnen tot £ 840 per jaar verdienen. - Grid-compatibiliteit: IEEE 1547-2018-certificering is vereist om ervoor te zorgen dat het harmonische vervormingspercentage <5%is.

V. Veiligheid en standaardisatie

(I) Veiligheidscertificering

Veiligheidscertificering is een belangrijk middel om de veilige werking van laadfaciliteiten voor elektrische voertuigen te waarborgen. In termen van elektrische veiligheid zorgen UL 2594 (Noord -Amerika) en IEC 61851 (internationale) certificeringen, evenals de vereisten voor beschermingsniveaus boven IP54, de elektrische veiligheidsprestaties van laadfaciliteiten. In termen van functionele veiligheid zorgen ISO 26262 ASIL C -niveau -vereisten en de standaard van foutinjectie -testdekking groter dan 95% ervoor dat de functionele veiligheidsprestaties van laadfaciliteiten.

(Ii) interface -normen

De eenwording van interface -normen is van groot belang om de compatibiliteit tussen verschillende laadfaciliteiten te bereiken. Wereldwijde reguliere normen omvatten CCS1 (Noord -Amerika), CCS2 (Europa), GB/T 20234 (China) en Chademo (Japan). De oprichting van de Super Charging Alliance, zoals de opening van de NACS -interface van Tesla, en de deelname van autofabrikanten zoals Ford en GM, hebben de eenwording van interface -normen en de ontwikkeling van compatibiliteit gepromoot.

Classificatie	Technologietype	Specifieke inhoud
Veiligheid en standaardisatie	Beveiligingscertificering	- Elektrische veiligheid: UL 2594 (Noord -Amerika), IEC 61851 (internationale) certificering, IP54 of hoger beschermingsniveau. - Functionele veiligheid: ISO 26262 ASIL C -niveauvereisten, dekking van de foutinjectiestest> 95%.
	Interface -normen	- Global Mainstream Standards: CCS1 (Noord -Amerika), CCS2 (Europa), GB/T 20234 (China), Chademo (Japan). - Super Charging Alliance: Tesla's NACS-interface is open, Ford, GM en andere autofabrikanten hebben zich aangesloten en het is compatibel met laadpalen van derden.

Vi. Opkomende trends

(I) Modulair ontwerp

Modulair ontwerp is een belangrijke trend bij de ontwikkeling van laadfaciliteiten voor elektrische voertuigen. Stapingstechnologie voor stroommodule, zoals een enkele module van 60 kW, ondersteunt parallelle expansie tot 480 kW, wat de flexibiliteit en schaalbaarheid van laadfaciliteiten verbetert. Plug-and-play vervangende technologie maakt hot-plepping van defecte modules mogelijk, en de gemiddelde tijd om te repareren (MTTR) is minder dan 15 minuten, wat de betrouwbaarheid en onderhoudsefficiëntie van laadfaciliteiten verbetert.

(Ii) AI geoptimaliseerd netwerk

AI -technologie heeft brede toepassingsperspectieven bij de optimalisatie van laadnetwerken voor elektrische voertuigen. Oplaadstapelindeling optimalisatietechnologie op basis van het leren van versterking kan de kosten van elektriciteitsnettransformatie verlagen, zoals het pilootproject van Google Deepmind, dat de kosten met 12%verlaagde. Gebruikersgedraganalyse Technologie voorspelt piekuren door middel van clusteringalgoritmen en past de servicekosten dynamisch aan, waardoor de operationele efficiëntie en gebruikerservaring van laadfaciliteiten worden verbeterd.

Classificatie	Technologietype	Specifieke inhoud
Opkomende trends	Modulair ontwerp	- Stapel van stroommodule: enkele module 60 kW, ondersteunen parallelle uitbreiding tot 480 kW (zoals ABB Terra HP). - Plug and Play Vervanging: Hot-Swap defecte modules, MTTR (gemiddelde tijd om te repareren) <15 minuten.
	AI-geoptimaliseerde netwerken	- Optimaliseer de lay -out van oplaadpalen op basis van het leren van versterking om de kosten van elektriciteitsnettransformatie te verlagen (het pilootproject van Google Deepmind verlaagde de kosten met 12%). - Analyse van gebruikersgedrag: clusteringalgoritmen voorspellen piekuren en passen de servicekosten dynamisch aan (zoals een premie van 20% voor het delen van time-sharing in het CBD-gebied van Beijing).

De ontwikkeling van oplaadtechnologie voor elektrische voertuigen is van groot belang voor het bevorderen van de popularisering en duurzame ontwikkeling van de elektrische voertuigindustrie. Dit artikel toont de huidige status, uitdagingen en toekomstige trends van laadtechnologie voor elektrische voertuigen door diepgaande discussies over laadtechnologie, communicatietechnologie, technologie voor batterijbeheer, energieopslag- en managementtechnologie, veiligheid en standaardisatie. In de toekomst, met de voortdurende innovatie van technologie en de geleidelijke eenwording van normen, zal elektrische voertuiglaadtechnologie een breder ontwikkelingsperspectief inluiden en meer bijdragen leveren aan wereldwijde milieubescherming en duurzame ontwikkeling.