Technická cesta odvetvia nabíjania hromady

Keďže svet venuje stále väčšiu pozornosť ochrane životného prostredia a trvalo udržateľnému rozvoju, dopyt po trhu po elektrických vozidlách (EV) ako čistý energetický prostriedok dopravy naďalej rastie. Popularita elektrických vozidiel však závisí nielen od technologického pokroku samotných vozidiel, ale aj od synchrónneho vývoja technológie nabíjania. Tento článok bude podrobne preskúmať niekoľko kľúčových oblastí technológie nabíjania elektrických vozidiel vrátane technológie nabíjania, komunikačných technológií, technológie správy batérií, technológie ukladania energie a riadenia a bezpečnosť a štandardizáciu.

I. Technológia nabíjania

I) nabíjanie AC

Nabíjanie AC je ideálnou voľbou na nabíjanie doma a na pracovisku s nižšou energiou (zvyčajne menej ako 22 kW). V Európe sú častejšie jednofázové 7,4 kW a trojfázové 22 kW nabíjacie metódy, zatiaľ čo v Severnej Amerike dominuje 19,2 kW. Výhodou tejto metódy nabíjania je to, že dokáže podporovať riadenie cien elektrickej energie v čase využívania, čo používateľom umožňuje zvoliť najkonomómnejšie obdobie nabíjania podľa kolísania cien elektrickej energie, čím sa zníži náklady na nabíjanie. Okrem toho kompatibilita zariadenia na nabíjanie AC s domácimi inteligentnými mriežkami poskytuje používateľom pohodlnejší zážitok z nabíjania.

Vývoj technológie inteligentného nabíjania ďalej zlepšil efektívnosť a používateľské skúsenosti s nabíjaním AC. Prostredníctvom technológie internetu vecí môže nabíjacie vybavenie dosiahnuť vyváženie záťaže a účinne sa vyhnúť výskytu preťaženia mriežky. Zavedenie certifikácie Plug & Charge zároveň zjednodušuje proces nabíjania, čo používateľom umožňuje dosiahnuť rýchle nabíjanie bez komplikovaných operácií.

Rozdiely v normách v rôznych regiónoch však zostávajú výzvou pre nabíjanie AC. Dizajn kompatibility čínskych rozhraní GB/T, Európy 2 a SAE J1772 v Severnej Amerike má veľký význam pre dosiahnutie medziregionálneho nabíjania. V budúcnosti sa s postupným zjednotením globálnych štandardov zlepší pohodlie a popularita nabíjania AC.

Ii) nabíjanie DC

Nabíjanie DC sa stalo prvou voľbou pre scenáre cestovania na dlhé vzdialenosti a rýchleho doplňovania energie s vysokým výkonom (60 kW - 240 kW rýchle nabíjacie hromady a 250 kW alebo viac super nabíjacích hromád) a rýchle nabíjacie schopnosti. Napríklad špičková sila super nabíjacích hromád Tesla V3 môže dosiahnuť 250 kW, čo výrazne skráti čas nabíjania.

Aplikácia technológie tekutého chladenia je dôležitou inováciou v oblasti nabíjania DC. Použitie kvapalných nabíjacích pištoľových čiar, ako je napríklad Super nabíjacie roztok spoločnosti Huawei, môže účinne znížiť zvýšenie teploty počas vysokého prúdu prenosu a zlepšiť bezpečnosť a stabilitu procesu nabíjania. Propagácia tejto technológie poskytuje silnú záruku pre spoľahlivú prevádzku vysokorýchlostných nabíjacích zariadení.

Adaptabilita platformy na napätie s vysokým napätím je tiež dôležitým smerom vývoja technológie nabíjania DC. Prispôsobenie sa 800 V vysoko napätia modelov, ako je napríklad Porsche Taycan, dosiahla úžasný výsledok 200 kilometrov jazdného dosahu po 5 minútach nabíjania. Tento technologický prielom poskytuje silnú podporu pre vysoko výkonné a rýchle nabíjanie elektrických vozidiel.

Iii) bezdrôtové nabíjanie

Technológia bezdrôtového nabíjania pritiahla veľkú pozornosť svojim pohodlím a zmyslom pre technológiu. Statické bezdrôtové nabíjanie využíva elektromagnetickú indukciu s účinnosťou viac ako 90%, ako je napríklad technológia bezdrôtového nabíjania, ktorú používa BMW 530E. Jeho inštalácia si však vyžaduje presnosť vyrovnania pôdy ± 7 cm, čo kladie vysoké požiadavky na proces inštalácie.

Dynamické bezdrôtové nabíjanie je poháňané vloženými cievkami na ceste. Soul, Južná Kórea, má skúšku v demonštračnej sekcii 1,2 km s účinnosťou 85%, ale náklady na výstavbu sú až 4 milióny USD/km. Toto vysoké náklady obmedzuje rozsiahlu komerčnú aplikáciu dynamického bezdrôtového nabíjania a v budúcnosti sú potrebné prielomy v optimalizácii technológií a kontrole nákladov.

Pokiaľ ide o štandardný pokrok, regulácia úrovní výkonu 11 kW SAE J2954 a rozšírenie štandardu QI na elektrické vozidlá poskytujú usmernenie pre štandardizovaný vývoj technológie bezdrôtového nabíjania. S neustálym zlepšovaním štandardov sa očakáva, že technológia bezdrôtového nabíjania zaberá miesto v oblasti nabíjania elektrických vozidiel.

Klasifikácia	Technologický typ	Konkrétny obsah
Nabíjacia technológia	Nabíjanie AC	-Sila je vo všeobecnosti menšia ako 22 kW (7,4 kW pre jednofázovú v Európe, 22 kW pre trojfázové; 19,2 kW je hlavnou silou v Severnej Amerike), podporuje riadenie cien elektrickej energie a je vhodná pre domáce inteligentné siete. - Technológia inteligentného nabíjania: v kombinácii s internetom vecí na dosiahnutie vyváženia záťaže a predchádzanie preťaženiu mriežky; Podporuje certifikáciu Plug & Charge na zlepšenie skúseností používateľa. - Štandardné rozdiely: Čína GB/T, Európa typu 2, North America SAE J1772 Dizajn kompatibility rozhrania.
	Nabíjanie DC	- Výkonový rozsah: 60KW-240KW (hromada rýchleho nabíjania), 250 kW a viac (hromada preplňovania, ako napríklad hromada preplňovania Tesla V3 s maximálnym výkonom 250 kW). - Technológia chladenia kvapaliny: Na zníženie zvýšenia teploty počas vysokého prúdu prevodovky a zlepšenie bezpečnosti použite tekuté nabíjacie pištole (napríklad roztok preplňovania 600 kW Huawei). -Ultra vysoká napäťová platforma: Vhodná pre 800 V vysokonapäťové batériové modely (napríklad Porsche Taycan), nabíjanie po dobu 5 minút na dosiahnutie rozsahu 200 kilometrov.
	Bezdrôtové nabíjanie	- Statické bezdrôtové nabíjanie: Elektromagnetická indukčná účinnosť je viac ako 90% (napríklad BMW 530E) a inštalácia vyžaduje presnosť zarovnania pôdy ± 7 cm. - Dynamické bezdrôtové nabíjanie: Dodávka napájania cievok vložená na cestách, Soul, skúšobná prevádzka demonštračnej sekcie 1,2 km, účinnosť 85%, ale stavebné náklady presahujú 4 milióny dolárov/km. - Štandardný pokrok: SAE J2954 stanovuje úroveň výkonu 11 kW a štandard QI sa rozširuje na elektrické vozidlá.

II. Komunikačné technológie

I) Bezdrôtová komunikácia

Bezdrôtová komunikačná technológia zohráva dôležitú úlohu v oblasti nabíjania elektrických vozidiel. Technológia 4G/5G sa používa na monitorovanie v reálnom čase na zabezpečenie bezpečnosti a ovládateľnosti procesu nabíjania. Technológia NB-IOT je vhodná na vykazovanie stavu nízkoenergetických zariadení, ako je prenos údajov z merača. Technológia LORA má výhody pri zavádzaní súkromných sietí v parku a môže dosiahnuť stabilný prenos údajov.

Aplikácia technológie výpočtovej technológie Edge umožňuje hromady nabíjania na lokálne spracovanie údajov, ako je fakturačné šifrovanie, zníženie závislosti od cloudu a čas odozvy je kratší ako 50 ms. Propagácia tejto technológie zlepšila prevádzkovú efektívnosť a bezpečnosť údajov systému nabíjania.

Pokiaľ ide o bezpečnostné protokoly, implementácia povinného šifrovania TLS 1.3 efektívne zabraňuje hrozbám zabezpečenia siete, ako sú útoky človeka v strede a zaisťuje zabezpečenie údajov a súkromie používateľov počas procesu nabíjania.

Ii) káblová komunikácia

Káblová komunikačná technológia je tiež nevyhnutná v oblasti nabíjania elektrických vozidiel. Priemyselný protokol Protokol Protokol/IP podporuje prenos 1 Gbps a uspokojuje potreby kontroly v reálnom čase. Zber CAN sa používa na komunikáciu medzi BMS (systém správy batérie) a hromadou nabíjania podľa štandardu ISO 15118, aby sa zabezpečila presnosť a spoľahlivosť prenosu údajov.

Aplikácia technológie redundancie z optických vlákien, ako je dizajn topológie s dvoma krúžkami, zaisťuje nulové prerušenie komunikácie na staniciach nabíjania diaľnic. Propagácia tejto technológie zlepšuje stabilitu a spoľahlivosť siete nabíjania a poskytuje silnú záruku pre cestovanie elektrických vozidiel na veľké vzdialenosti.

Klasifikácia	Technologický typ	Konkrétny obsah
Komunikačná technológia	Bezdrôtová komunikácia	-Multi-režimová komunikácia: 4G/5G sa používa na monitorovanie v reálnom čase, NB-IOT sa používa na vykazovanie stavu zariadenia s nízkym výkonom (napríklad merače elektrickej energie) a LORA sa používa na nasadenie súkromných sietí v parku. - Edge Computing: Lokálne spracovanie údajov na nabíjacej stanici (napríklad šifrovanie fakturácie), znížte závislosť od cloudu a čas odozvy <50 ms. -Bezpečnostný protokol: Povinné šifrovanie TLS 1.3, aby sa zabránilo útokom človeka v strede.
	Káblová komunikácia	- priemyselný protokol: Profinet/IP podporuje prenos 1 Gbps, aby splnil požiadavky na kontrolu v reálnom čase; Can Bus sa používa na komunikáciu medzi BMS a nabíjacími hromadami (štandard ISO 15118). - Redundancia vlákien: Dizajn topológie siete s dvoma krúžkami (napríklad Siemens Scalance) zaisťuje nulové prerušenie komunikácie na staniciach nabíjania diaľnic.

III . Technológia správy batérií

I) Správa energie batérie

Technológia správy energie batérie má veľký význam pre predĺženie výdrže batérie a zlepšenie efektívnosti nabíjania. Technológia predikcie AI, ako je algoritmus LSTM, môže predpovedať batériu SOC (stav nabíjania) s presnosťou ± 3%. Aplikácia digitálneho dvojčiatskeho modelu ďalej optimalizuje krivku nabíjania a zlepšuje účinnosť nabíjania.

Technológia využívania vrstiev využíva batérie na dôchodku pre hromady ukladania energie, ako sú napríklad výmenné stanice batérie Weilai, ktoré môžu stále slúžiť 5 rokov po rozpade kapacity na 70%. Propagácia tejto technológie nielen realizuje recykláciu zdrojov, ale tiež poskytuje silnú podporu trvalo udržateľnému rozvoju priemyslu elektrických vozidiel.

Ii) Tepelná správa tepelnej batérie

Technológia tepelnej správy batérie je rozhodujúca na zabezpečenie bezpečnosti a výkonu batérií. Materiály na zmenu fázy (PCM), ako napríklad kompozitné materiály na báze parafínu, môžu absorbovať teplo počas nabíjania a vypúšťania batérie a rozsah regulácie teploty môže dosiahnuť -20 ℃ -50 ℃. Aplikácia tejto technológie efektívne riadi teplotu batérie a zlepšuje životnosť a bezpečnosť batérie.

Technológia termoelektrického chladenia využíva Peltier Effect na aktívnu kontrolu teploty a účinnosť je o 15% vyššia ako v prípade tradičného chladenia kvapalných kvapalín. Táto technologická inovácia poskytuje efektívnejšie a spoľahlivejšie riešenie pre správu tepelnej batérie.

Klasifikácia	Technologický typ	Konkrétny obsah
Technológia správy batérií	Správa energie batérie	- Predpoveď AI: Algoritmus LSTM predpovedá batériu SOC (presnosť ± 3%) a digitálny dvojča model optimalizuje krivku nabíjania. - Sekundárne využitie: Powerové batérie v dôchodku sa používajú na hromady ukladania energie (ako sú stanice s výmenou batérií Weilai) a stále môžu slúžiť 5 rokov po rozpade kapacity na 70%.
	Tepelná správa batérie	-Materiál na zmenu fázy (PCM): Kompozitné materiály na báze parafínu absorbujú teplo nabíjania a vypúšťania batérie s rozsahom regulácie teploty -20 ℃ ~ 50 ℃. - Termoelektrické chladenie: aktívna regulácia teploty pomocou Peltierovho efektu s zvýšením účinnosti o 15% oproti tradičnému chladiacemu kvapalinám.

Iv. Technológia ukladania energie a riadenia

I) Integrácia fotovoltaického skladovania a nabíjania

Fotovoltaické skladovacie a nabíjanie integrácie Technológia Organicky kombinuje fotovoltaické zariadenia na ukladanie energie a nabíjanie na vytvorenie architektúry mikrogridu. Kombinácia fotovoltaic + skladovania energie + nabíjacia hromada + systém energie (EMS) realizuje prevádzku mimo mriežky, ako je napríklad fotovoltaická skladovacia a integrovaná stanica Tesla Shanghai. Propagácia tejto technológie zlepšila účinnosť využitia energie a zníženú závislosť od tradičných energetických sietí.

Aplikácia technológií virtuálneho elektrárne (VPP) agregáty distribuovaných hromady nabíjania na účasť na trhu s energiou a dynamicky upravuje stratégie nabíjania a vypúšťania. Inovácia tejto technológie poskytuje nové nápady a metódy na správu energie zariadení na nabíjanie elektrických vozidiel.

Ii) technológia V2G

Technológia V2G (vozidlo-mriežku) realizuje obojsmernú interakciu medzi vozidlami a elektrickými mriežkami. Hromadné hromady nabíjania podporujú normy Chademo 2.0 (Japonsko) a CCS Combo (Európa a Spojené štáty) a účinnosť nabíjania a vypúšťania môže dosiahnuť 92%. Aplikácia tejto technológie zlepšuje účinnosť elektrických vozidiel na využitie energie a poskytuje podporu stabilnej prevádzke energetickej mriežky.

Pokiaľ ide o obchodný model, spoločnosť Octopus Energy vo Veľkej Británii poskytuje dotácie na cenu elektrickej energie V2G a majitelia automobilov môžu zarobiť až 840 libier ročne. Propagácia tohto obchodného modelu stimulovala nadšenie používateľov pre účasť v technológii V2G a poskytla silnú podporu rozsiahlej aplikácii technológie V2G.

Pokiaľ ide o kompatibilitu s mriežkou, technológia V2G musí prejsť certifikáciou IEEE 1547-2018, aby sa zabezpečilo, že miera harmonického skreslenia je nižšia ako 5%. Implementácia tohto štandardu zaisťuje kompatibilitu technológie V2G s mriežkou a poskytuje silnú záruku pre rozsiahlu aplikáciu technológie V2G.

Klasifikácia	Technologický typ	Konkrétny obsah
Technológia ukladania energie a riadenia	Integrácia fotovoltaického skladovania a nabíjania	- Architektúra mikrogridu: Fotovoltaic + Skladovanie energie + systém nabíjania + systém riadenia energie (EMS), na dosiahnutie prevádzky mimo mriežky (napríklad Tesla Shanghai Fotovoltaic Storage and Nabíjanie integrovanej stanice). - Virtuálna elektráreň (VPP): Agregátne distribuované nabíjacie hromady na účasť na trhu s energiou a dynamicky upravujú stratégiu nabíjania a vybíjania.
	Technológia V2G	- Obojsmerná hromada nabíjania: Podporuje štandardy Chademo 2.0 (Japonsko) a CCS (Európa a Spojené štáty americké), s účinnosťou nabíjania a vybíjania 92%. - Obchodný model: Octopus Energy vo Veľkej Británii poskytuje dotácie na cenu elektrickej energie V2G a majitelia automobilov môžu zarobiť až 840 GBP ročne. - Kompatibilita siete: IEEE 1547-2018 je potrebná certifikácia, aby sa zabezpečilo, že miera harmonického skreslenia je <5%.

V. Bezpečnosť a štandardizácia

I) Certifikácia bezpečnosti

Bezpečnostná certifikácia je dôležitým prostriedkom na zabezpečenie bezpečnej prevádzky zariadení na nabíjanie elektrických vozidiel. Pokiaľ ide o elektrickú bezpečnosť, UL 2594 (Severná Amerika) a osvedčenia IEC 61851 (medzinárodné), ako aj požiadavky na úroveň ochrany nad IP54, zabezpečujú výkonnosť elektrickej bezpečnosti nabíjacích zariadení. Pokiaľ ide o funkčnú bezpečnosť, požiadavky na hladinu ISO 26262 ASIL C a štandard pokrytia injekcie poruchy väčšie ako 95% zabezpečujú funkčný bezpečnostný výkon nabíjacích zariadení.

Ii) štandardy rozhrania

Spojenie štandardov rozhrania má veľký význam pre dosiahnutie kompatibility medzi rôznymi nabíjacími zariadeniami. Medzi globálne bežné štandardy patria CCS1 (Severná Amerika), CCS2 (Európa), GB/T 20234 (Čína) a Chademo (Japonsko). Zriadenie Super nabíjacej aliancie, ako je otvorenie rozhrania NACS Tesla a účasť automobilov, ako sú Ford a GM, podporili zjednotenie štandardov rozhrania a vývoj kompatibility.

Klasifikácia	Technologický typ	Konkrétny obsah
Bezpečnosť a štandardizácia	Certifikácia bezpečnosti	- Elektrická bezpečnosť: UL 2594 (Severná Amerika), certifikácia IEC 61851 (International), IP54 alebo nad úrovňou ochrany. - Funkčná bezpečnosť: ISO 26262 Požiadavky na úroveň ASIL C, pokrytie testu vstrekovania porúch> 95%.
	Štandardy rozhrania	- Globálne bežné štandardy: CCS1 (Severná Amerika), CCS2 (Európa), GB/T 20234 (Čína), Chademo (Japonsko). - Aliancia Super nabíjania: Rozhranie NACS spoločnosti Tesla je otvorené, Ford, GM a ďalší automobilky sa pripojili a je kompatibilné s hromadami nabíjania tretích strán.

Vi. Vznikajúce trendy

I) Modulárny dizajn

Modulárny dizajn je dôležitým trendom vo vývoji zariadení na nabíjanie elektrických vozidiel. Technológia stohovania výkonových modulov, ako je napríklad jeden modul 60 kW, podporuje paralelné rozšírenie na 480 kW, čo zlepšuje flexibilitu a škálovateľnosť nabíjacích zariadení. Technológia výmeny plug-and-play umožňuje horúce plugovanie chybných modulov a priemerný čas na opravu (MTTR) je menší ako 15 minút, čo zvyšuje spoľahlivosť a efektívnosť údržby nabíjacích zariadení.

Ii) AI optimalizovaná sieť

Technológia AI má široké vyhliadky na aplikáciu v optimalizácii sietí na nabíjanie elektrických vozidiel. Technológia optimalizácie usporiadania hromady založená na posilňovacom vzdelávaní môže znížiť náklady na transformáciu energetickej mriežky, ako je pilotný projekt spoločnosti Google DeepMind, ktorý znížil náklady o 12%. Technológia analýzy správania používateľov predpovedá špičkové hodiny prostredníctvom zhlukovacích algoritmov a dynamicky upravuje poplatky za služby, čo zlepšuje prevádzkovú efektívnosť a skúsenosti používateľov so zápisom na nabíjacie zariadenia.

Klasifikácia	Technologický typ	Konkrétny obsah
Vznikajúce trendy	Modulárny dizajn	- Stohovanie napájacích modulov: jeden modul 60 kW, podporujte paralelné rozšírenie na 480 kW (napríklad ABB Terra HP). - Výmena plužnej a prehrávania: Chybné moduly s výmenou za tepla, MTTR (stredný čas na opravu) <15 minút.
	Siete optimalizované AI	- Optimalizujte usporiadanie hromadení nabíjania založené na výučbe posilňovania s cieľom znížiť náklady na transformáciu energetickej mriežky (pilotný projekt spoločnosti Google DeepMind znížil náklady o 12%). - Analýza správania používateľa: Algoritmy zoskupovania predpovedajú špičkové hodiny a dynamicky upravujú poplatky za služby (napríklad 20% prémiu za zdieľanie času v oblasti CBD v Pekingu).

Vývoj technológie nabíjania elektrických vozidiel má veľký význam pre podporu popularizácie a trvalo udržateľného rozvoja priemyslu elektrických vozidiel. Tento článok ukazuje súčasný stav, výzvy a budúce trendy technológie nabíjania elektrických vozidiel prostredníctvom hĺbkových diskusií o nabíjaní technológie, komunikačných technológiách, technológii správy batérií, technológii ukladania energie a správy energie, bezpečnosť a štandardizácia. V budúcnosti, s nepretržitou inováciou technológie a postupným zjednotením štandardov, technológia nabíjania elektrických vozidiel zavádza širšiu perspektívu rozvoja a väčšie prispieva k globálnej ochrane životného prostredia a trvalo udržateľného rozvoja.