Visualizações: 0 Autor: Editor de sites Publicar Tempo: 2025-02-25 Origem: Site
À medida que o mundo presta cada vez mais atenção à proteção ambiental e ao desenvolvimento sustentável, a demanda do mercado por veículos elétricos (VEs), pois um meio de transporte de energia limpa continua a subir. No entanto, a popularidade dos veículos elétricos não apenas depende do progresso tecnológico dos próprios veículos, mas também do desenvolvimento síncrono da tecnologia de cobrança. Este artigo explorará várias áreas -chave da tecnologia de carregamento de veículos elétricos em profundidade, incluindo tecnologia de carregamento, tecnologia de comunicação, tecnologia de gerenciamento de bateria, tecnologia de armazenamento e gerenciamento de energia e segurança e padronização.
I. Tecnologia de cobrança
(I) Carregamento CA.
O carregamento CA é uma escolha ideal para cobrar em casa e no local de trabalho com sua potência mais baixa (geralmente menos de 22kW). Na Europa, os métodos monofásicos de carregamento de 7,4kW e trifase de 22kW são mais comuns, enquanto a América do Norte é dominada por 19,2kw. A vantagem desse método de carregamento é que ele pode suportar o gerenciamento de preços de eletricidade de tempo de uso, permitindo que os usuários escolham o período de carregamento mais econômico, de acordo com as flutuações dos preços da eletricidade, reduzindo assim os custos de cobrança. Além disso, a compatibilidade do equipamento de carregamento CA com grades inteligentes em casa oferece aos usuários uma experiência de carregamento mais conveniente.
O desenvolvimento da tecnologia de carregamento inteligente melhorou ainda mais a eficiência e a experiência do usuário do carregamento CA. Através da tecnologia da Internet das Coisas, o equipamento de carregamento pode alcançar o balanceamento de carga e evitar efetivamente a ocorrência de sobrecarga da grade. Ao mesmo tempo, a introdução da certificação Plug & Charge simplifica o processo de carregamento, permitindo que os usuários obtenham carregamento rápido sem operações complicadas.
No entanto, as diferenças nos padrões em diferentes regiões continuam sendo um desafio para a cobrança de CA. O design de compatibilidade das interfaces GB/T da China, o tipo 2 da Europa e o SAE J1772 da América do Norte é de grande significado para alcançar a cobrança transversal. No futuro, com a unificação gradual dos padrões globais, a conveniência e a popularidade do carregamento da CA serão aprimoradas ainda mais.
(Ii) carregamento de CC
O carregamento da DC tornou -se a primeira escolha para cenários de viagem de longa distância e reabastecimento de energia rápida com sua alta potência (60kW - 240kW de pilhas de carregamento rápido e 250kW ou mais estacas de carregamento) e recursos de carregamento rápido. Por exemplo, o pico de potência das pilhas de super carregamento do Tesla V3 pode atingir 250kW, o que diminui bastante o tempo de carregamento.
A aplicação da tecnologia de refrigeração líquida é uma inovação importante no campo da cobrança de DC. O uso de linhas de pistolas de carregamento refrigerado a líquido, como a solução super carregada de 600kW da Huawei, pode reduzir efetivamente o aumento da temperatura durante a transmissão de alta corrente e melhorar a segurança e a estabilidade do processo de carregamento. A promoção dessa tecnologia fornece uma forte garantia para a operação confiável de equipamentos de carregamento de alta potência.
A adaptabilidade da plataforma de tensão ultra-alta também é uma importante direção de desenvolvimento da tecnologia de carregamento DC. A adaptação a modelos de bateria de alta tensão de 800V, como o Porsche Taycan, alcançou um resultado incrível de 200 quilômetros de driving range após 5 minutos de carregamento. Esse avanço tecnológico fornece um forte suporte para o alto desempenho e o carregamento rápido dos veículos elétricos.
(Iii) carregamento sem fio
A tecnologia de carregamento sem fio atraiu muita atenção com sua conveniência e senso de tecnologia. O carregamento sem fio estático usa indução eletromagnética, com uma eficiência superior a 90%, como a tecnologia de carregamento sem fio usada pelo BMW 530E. No entanto, sua instalação requer uma precisão de alinhamento do solo de ± 7cm, o que atribui altas demandas ao processo de instalação.
O carregamento sem fio dinâmico é alimentado por bobinas incorporadas na estrada. Seul, a Coréia do Sul, realizou uma seção de demonstração de 1,2 km com uma eficiência de 85%, mas o custo da construção é tão alto quanto US $ 4 milhões/km. Esse alto custo limita a aplicação comercial em larga escala de carregamento sem fio dinâmico e os avanços na otimização da tecnologia e no controle de custos são necessários no futuro.
Em termos de progresso padrão, a regulamentação do SAE J2954 dos níveis de potência de 11kW e a expansão do padrão de QI para veículos elétricos fornecem orientação para o desenvolvimento padronizado da tecnologia de carregamento sem fio. Com a melhoria contínua dos padrões, a tecnologia de carregamento sem fio deve ocupar um local no campo de carregamento de veículos elétricos.
| Classificação | Tipo de tecnologia | Conteúdo específico |
| Tecnologia de cobrança | Carregamento CA. | -A energia geralmente é inferior a 22kW (7,4kW para uma fase monofásica na Europa, 22kW para triplo; 19,2kW é a principal potência da América do Norte), suporta o gerenciamento de preços de eletricidade de tempo de uso e é adequado para grades inteligentes em casa. - Tecnologia de carregamento inteligente: combinado com a Internet das Coisas para alcançar o balanceamento de carga e evitar a sobrecarga da grade; Suporta a certificação Plug & Charge para melhorar a experiência do usuário. - Diferenças padrão: China GB/T, Europa Tipo 2, América do Norte SAE J1772 Design de compatibilidade da interface. |
| CARGA DC | - Faixa de potência: 60kW-240KW (pilha de carregamento rápido), 250kW e acima (pilha de sobrecarga, como a pilha de sobrecarga de tesla v3 com um pico de potência de 250kW). - Tecnologia de resfriamento líquido: use linha de armas de carregamento refrigerada a líquido (como a solução de sobrecarga de 600kW da Huawei) para reduzir o aumento da temperatura durante a transmissão de alta corrente e melhorar a segurança. -Plataforma de tensão ultra-alta: Adequado para modelos de bateria de alta tensão de 800V (como a Porsche Taycan), carregando por 5 minutos para obter um alcance de 200 quilômetros. | |
| Carregamento sem fio | - Carregamento sem fio estático: A eficiência da indução eletromagnética é superior a 90% (como BMW 530E) e a instalação requer precisão de alinhamento do solo de ± 7cm. - Carregamento sem fio dinâmico: Fonte de energia da bobina embutida na estrada, Seul, operação de teste da Coréia do Sul da seção de demonstração de 1,2 km, eficiência 85%, mas o custo da construção excede US $ 4 milhões/km. - Progresso padrão: o SAE J2954 estipula o nível de potência de 11kW e o padrão Qi é estendido aos veículos elétricos. |
Ii. Tecnologia de comunicação
(I) Comunicação sem fio
A tecnologia de comunicação sem fio desempenha um papel importante no campo da carregamento de veículos elétricos. A tecnologia 4G/5G é usada para monitoramento em tempo real para garantir a segurança e a controlabilidade do processo de carregamento. A tecnologia NB-IoT é adequada para relatar o status de dispositivos de baixa potência, como a transmissão de dados do medidor. A Lora Technology tem vantagens na implantação de redes privadas no parque e pode obter transmissão estável de dados.
A aplicação da tecnologia de computação de borda permite que as pilhas de carregamento processem dados localmente, como a criptografia de cobrança, reduzindo a dependência da nuvem e o tempo de resposta é inferior a 50ms. A promoção dessa tecnologia melhorou a eficiência operacional e a segurança de dados do sistema de carregamento.
Em termos de protocolos de segurança, a implementação da criptografia obrigatória de TLS 1.3 impede efetivamente as ameaças à segurança da rede, como ataques de homem no meio e garante segurança de dados e privacidade do usuário durante o processo de carregamento.
(Ii) Comunicação com fio
A tecnologia de comunicação com fio também é indispensável no campo da carregamento de veículos elétricos. O Profinet/IP do Protocolo Industrial suporta transmissão de 1 Gbps, atendendo às necessidades do controle em tempo real. O barramento CAN é usado para comunicação entre o BMS (sistema de gerenciamento de bateria) e a pilha de carregamento, seguindo o padrão ISO 15118 para garantir a precisão e a confiabilidade da transmissão de dados.
A aplicação da tecnologia de redundância de fibra óptica, como o design de topologia de rede de anel duplo, garante interrupção zero de comunicação nas estações de carregamento de rodovias. A promoção dessa tecnologia melhora a estabilidade e a confiabilidade da rede de carregamento e fornece uma forte garantia para viagens de longa distância de veículos elétricos.
| Classificação | Tipo de tecnologia | Conteúdo específico |
| Tecnologia de Comunicações | Comunicações sem fio | -Comunicação de modo múltiplo: 4G/5G é usado para monitoramento em tempo real, o NB-IoT é usado para relatórios de status de dispositivo de baixa potência (como medidores de eletricidade) e o LORA é usado para implantação de rede privada dentro do parque. - Computação de borda: processe os dados localmente na estação de carregamento (como a criptografia de cobrança), reduza a dependência da nuvem e o tempo de resposta <50ms. -Protocolo de segurança: TLS obrigatório 1.3 Criptografia para evitar ataques de homem no meio. |
| Comunicações com fio | - Protocolo industrial: Profinet/IP suporta transmissão de 1 Gbps para atender aos requisitos de controle em tempo real; O barramento CAN é usado para comunicação entre BMS e pilhas de carregamento (padrão ISO 15118). - Redundância de fibra: design de topologia de rede de anel duplo (como Siemens Scalance) garante interrupção zero de comunicação nas estações de carregamento da rodovia. |
Iii . Tecnologia de gerenciamento de bateria
(I) Gerenciamento de energia da bateria
A tecnologia de gerenciamento de energia da bateria é de grande importância para estender a duração da bateria e melhorar a eficiência do carregamento. A tecnologia de previsão de IA, como o algoritmo LSTM, pode prever o Battery Soc (estado de carga) com precisão de ± 3%. A aplicação do modelo Twin Digital otimiza ainda mais a curva de carregamento e melhora a eficiência de carregamento.
A tecnologia de utilização de camadas usa baterias de energia aposentada para estacas de armazenamento de energia, como as estações de troca de bateria Weilai, que ainda podem servir por 5 anos após a capacidade de decaimento para 70%. A promoção dessa tecnologia não apenas realiza a reciclagem de recursos, mas também fornece forte apoio ao desenvolvimento sustentável da indústria de veículos elétricos.
(Ii) Gerenciamento térmico da bateria
A tecnologia de gerenciamento térmico da bateria é crucial para garantir a segurança e o desempenho das baterias. Os materiais de mudança de fase (PCM), como materiais compósitos à base de parafina, podem absorver o calor durante o carregamento e descarregamento da bateria, e a faixa de controle de temperatura pode atingir -20 ℃ -50 ℃. A aplicação dessa tecnologia controla efetivamente a temperatura da bateria e melhora a vida útil e a segurança da bateria.
A tecnologia de refrigeração termoelétrica usa o efeito Peltier para controlar ativamente a temperatura, e a eficiência é 15% maior que a do resfriamento líquido tradicional. Essa inovação tecnológica fornece uma solução mais eficiente e confiável para o gerenciamento térmico da bateria.
| Classificação | Tipo de tecnologia | Conteúdo específico |
| Tecnologia de gerenciamento de bateria | Gerenciamento de energia da bateria | - Previsão da IA: o algoritmo LSTM prevê o Battery Soc (precisão ± 3%), e o modelo gêmeo digital otimiza a curva de carregamento. - Utilização secundária: as baterias de energia aposentada são usadas para estacas de armazenamento de energia (como estações de troca de bateria Weilai) e ainda podem servir por 5 anos após a capacidade de decair para 70%. |
| Gerenciamento térmico da bateria | -Material de mudança de fase (PCM): Materiais compósitos baseados em parafina absorvem o calor do carregamento e descarregamento da bateria, com uma faixa de controle de temperatura de -20 ℃ ~ 50 ℃. - Resfriamento termoelétrico: controle de temperatura ativo usando o efeito Peltier, com um aumento de eficiência de 15% em relação ao resfriamento líquido tradicional. |
4. Tecnologia de armazenamento e gerenciamento de energia
(I) armazenamento fotovoltaico e integração de carregamento
A tecnologia fotovoltaica de integração de armazenamento e carregamento combina organicamente instalações fotovoltaicas, de armazenamento de energia e carregamento para formar uma arquitetura micrograda. A combinação de fotovoltaico + armazenamento de energia + pilha de carregamento + sistema de gerenciamento de energia (EMS) realiza operação fora da grade, como o armazenamento fotovoltaico de Tesla Shanghai e a estação integrada de carregamento. A promoção dessa tecnologia melhorou a eficiência da utilização de energia e a dependência reduzida das grades de energia tradicionais.
A aplicação da tecnologia da usina virtual (VPP) agrega pilhas de carregamento distribuídas para participar do mercado de energia e ajusta dinamicamente as estratégias de carregamento e descarga. A inovação dessa tecnologia fornece novas idéias e métodos para o gerenciamento de energia de instalações de carregamento de veículos elétricos.
(Ii) tecnologia V2G
A tecnologia V2G (veículo a grade) realiza interação bidirecional entre veículos e redes elétricas. As pilhas de carregamento bidirecional apóiam os padrões da Combo (Europa e Estados Unidos), e a eficiência de cobrança e descarga pode atingir 92%. A aplicação dessa tecnologia melhora a eficiência da utilização de energia dos veículos elétricos e fornece suporte para a operação estável da rede elétrica.
Em termos de modelo de negócios, a Octopus Energy no Reino Unido fornece subsídios a preços de eletricidade V2G e os proprietários de carros podem ganhar até 840 libras por ano. A promoção desse modelo de negócios estimulou o entusiasmo dos usuários por participar da tecnologia V2G e forneceu um forte suporte para a aplicação em larga escala da tecnologia V2G.
Em termos de compatibilidade da grade, a tecnologia V2G deve aprovar a certificação IEEE 1547-2018 para garantir que a taxa de distorção harmônica seja inferior a 5%. A implementação deste padrão garante a compatibilidade da tecnologia V2G com a grade, fornecendo forte garantia para a aplicação generalizada da tecnologia V2G.
| Classificação | Tipo de tecnologia | Conteúdo específico |
| Tecnologia de armazenamento e gerenciamento de energia | Armazenamento fotovoltaico e integração de carregamento | - Arquitetura da Microgrid: fotovoltaico + armazenamento de energia + pilha de carregamento + sistema de gerenciamento de energia (EMS), para obter operação fora da grade (como o armazenamento fotovoltaico de Tesla Shanghai e a estação integrada de carregamento). - usina de energia virtual (VPP): pilhas de carregamento distribuídas agregadas para participar do mercado de energia e ajustar dinamicamente a estratégia de carregamento e descarga. |
| Tecnologia V2G | - Pilha de carregamento bidirecional: suporta os padrões Chademo 2.0 (Japão) e CCS (Europa e Estados Unidos), com uma eficiência de cobrança e descarga de 92%. - Modelo de negócios: a Octopus Energy no Reino Unido fornece subsídios a preços de eletricidade V2G, e os proprietários de carros podem ganhar até £ 840 por ano. - Compatibilidade da grade: é necessária a certificação IEEE 1547-2018 para garantir que a taxa de distorção harmônica seja <5%. |
V. Segurança e padronização
(I) Certificação de segurança
A certificação de segurança é um meio importante para garantir a operação segura das instalações de carregamento de veículos elétricos. Em termos de segurança elétrica, as certificações UL 2594 (América do Norte) e IEC 61851 (internacionais), bem como os requisitos para os níveis de proteção acima do IP54, garantem o desempenho da segurança elétrica das instalações de carregamento. Em termos de segurança funcional, a ISO 26262 ASIL C Requisitos e o padrão de cobertura do teste de injeção de falha superior a 95% garantem o desempenho da segurança funcional das instalações de carregamento.
(Ii) padrões de interface
A unificação dos padrões de interface é de grande importância para alcançar a compatibilidade entre diferentes instalações de carregamento. Os padrões de mainstream globais incluem CCS1 (América do Norte), CCS2 (Europa), GB/T 20234 (China) e Chademo (Japão). O estabelecimento da Super Charging Alliance, como a abertura da interface NACS de Tesla e a participação de montadoras como a Ford e a GM, promoveram a unificação dos padrões de interface e o desenvolvimento da compatibilidade.
| Classificação | Tipo de tecnologia | Conteúdo específico |
| Segurança e padronização | Certificação de segurança | - Segurança elétrica: UL 2594 (América do Norte), Certificação IEC 61851 (Internacional), IP54 ou acima do nível de proteção. - Segurança funcional: ISO 26262 Requisitos de nível de ASIL C, cobertura do teste de injeção de falha> 95%. |
| Padrões de interface | - Padrões de mainstream globais: CCS1 (América do Norte), CCS2 (Europa), GB/T 20234 (China), Chademo (Japão). - Aliança Super Charging: a interface NACS da Tesla está aberta, a Ford, a GM e outras montadoras se juntaram e é compatível com pilhas de carregamento de terceiros. |
Vi. Tendências emergentes
(I) Design modular
O design modular é uma tendência importante no desenvolvimento de instalações de carregamento de veículos elétricos. A tecnologia de empilhamento do módulo de energia, como um único módulo de 60kW, suporta expansão paralela a 480kW, o que melhora a flexibilidade e a escalabilidade das instalações de carregamento. A tecnologia de substituição de plug-and-play possibilita a capacidade quente dos módulos defeituosos e o tempo médio para reparar (MTTR) é inferior a 15 minutos, o que melhora a confiabilidade e a eficiência de manutenção das instalações de carregamento.
(Ii) rede otimizada de IA
A tecnologia de IA possui amplas perspectivas de aplicação na otimização de redes de carregamento de veículos elétricos. A tecnologia de otimização de layout da pilha de carregamento com base no aprendizado de reforço pode reduzir o custo da transformação da rede de energia, como o projeto piloto do Google DeepMind, que reduziu os custos em 12%. A tecnologia de análise de comportamento do usuário prevê o horário de pico por meio de algoritmos de agrupamento e ajusta dinamicamente as taxas de serviço, melhorando a eficiência operacional e a experiência do usuário das instalações de carregamento.
| Classificação | Tipo de tecnologia | Conteúdo específico |
| Tendências emergentes | Design modular | - Módulo de potência Pilhamento: módulo único 60kW, suporte a expansão paralela a 480kW (como a ABB Terra HP). - Plugue e reproduza a substituição: módulos com defeito de troca a quente, MTTR (tempo médio para reparar) <15 minutos. |
| Redes otimizadas para AI | - Otimize o layout de pilhas de cobrança com base no aprendizado de reforço para reduzir o custo da transformação da rede de energia (o projeto piloto do Google Deepmind reduziu os custos em 12%). - Análise de comportamento do usuário: os algoritmos de cluster prevêem o horário de pico e ajustam dinamicamente as taxas de serviço (como um prêmio de 20% pelo compartilhamento de tempo na área de CBD de Pequim). |
O desenvolvimento da tecnologia de carregamento de veículos elétricos é de grande importância para promover a popularização e o desenvolvimento sustentável da indústria de veículos elétricos. Este artigo mostra o status atual, os desafios e as tendências futuras da tecnologia de carregamento de veículos elétricos através de discussões aprofundadas sobre tecnologia de cobrança, tecnologia de comunicação, tecnologia de gerenciamento de bateria, tecnologia de armazenamento e gerenciamento de energia, segurança e padronização. No futuro, com a inovação contínua da tecnologia e a unificação gradual dos padrões, a tecnologia de carregamento de veículos elétricos inaugurará uma perspectiva de desenvolvimento mais ampla e fará maiores contribuições para a proteção ambiental global e o desenvolvimento sustentável.
