Quan điểm: 0 Tác giả: Trình chỉnh sửa trang web xuất bản Thời gian: 2025-02-25 Nguồn gốc: Địa điểm
Khi thế giới ngày càng chú ý đến bảo vệ môi trường và phát triển bền vững, nhu cầu thị trường đối với xe điện (EV) như một phương tiện vận chuyển năng lượng sạch sẽ tiếp tục tăng. Tuy nhiên, sự phổ biến của xe điện không chỉ phụ thuộc vào tiến trình công nghệ của chính các phương tiện, mà còn vào sự phát triển đồng bộ của công nghệ sạc. Bài viết này sẽ khám phá một số lĩnh vực chính của công nghệ sạc xe điện theo chiều sâu, bao gồm công nghệ sạc, công nghệ truyền thông, công nghệ quản lý pin, công nghệ quản lý và lưu trữ năng lượng, và an toàn và tiêu chuẩn hóa.
I. Công nghệ sạc
(I) Sạc AC
AC Sạc là một lựa chọn lý tưởng để sạc tại nhà và tại nơi làm việc với công suất thấp hơn (thường dưới 22kW). Ở châu Âu, các phương pháp sạc 22kW một pha và ba pha là phổ biến hơn, trong khi Bắc Mỹ bị chi phối bởi 19,2kW. Ưu điểm của phương pháp sạc này là nó có thể hỗ trợ quản lý giá điện sử dụng thời gian, cho phép người dùng chọn thời gian sạc kinh tế nhất theo biến động giá điện, do đó giảm chi phí tính phí. Ngoài ra, khả năng tương thích của thiết bị sạc AC với lưới thông minh nhà cung cấp cho người dùng trải nghiệm sạc thuận tiện hơn.
Sự phát triển của công nghệ sạc thông minh đã cải thiện hơn nữa hiệu quả và trải nghiệm người dùng về sạc AC. Thông qua công nghệ Internet of Things, thiết bị sạc có thể đạt được sự cân bằng tải và tránh hiệu quả sự xuất hiện của quá tải lưới điện. Đồng thời, việc giới thiệu chứng nhận plug & sạc đơn giản hóa quy trình sạc, cho phép người dùng đạt được tính phí nhanh mà không cần hoạt động phức tạp.
Tuy nhiên, sự khác biệt về tiêu chuẩn ở các khu vực khác nhau vẫn là một thách thức đối với việc sạc AC. Thiết kế tương thích của các giao diện GB/T của Trung Quốc, Châu Âu và Bắc Mỹ SAE J1772 có ý nghĩa rất lớn để đạt được tính năng sạc chéo. Trong tương lai, với sự thống nhất dần dần của các tiêu chuẩn toàn cầu, sự tiện lợi và phổ biến của tính phí AC sẽ được cải thiện hơn nữa.
(Ii) Sạc DC
Sạc DC đã trở thành lựa chọn đầu tiên cho các kịch bản du lịch đường dài và năng lượng nhanh với công suất cao (các cọc sạc nhanh 60kW - 240kW và các cọc sạc siêu nhiều trở lên) và khả năng sạc nhanh. Ví dụ, công suất cực đại của các cọc sạc Super Tesla V3 có thể đạt 250kW, điều này rút ngắn thời gian sạc.
Việc áp dụng công nghệ làm mát chất lỏng là một sự đổi mới quan trọng trong lĩnh vực sạc DC. Việc sử dụng các đường súng sạc làm mát bằng chất lỏng, chẳng hạn như dung dịch sạc 600kW của Huawei, có thể làm giảm hiệu quả sự tăng nhiệt độ trong quá trình truyền hiện tại cao và cải thiện sự an toàn và ổn định của quá trình sạc. Việc quảng bá công nghệ này cung cấp một sự đảm bảo mạnh mẽ cho hoạt động đáng tin cậy của thiết bị sạc công suất cao.
Khả năng thích ứng của nền tảng điện áp cực cao cũng là một hướng phát triển quan trọng của công nghệ sạc DC. Thích ứng với các mẫu pin cao áp 800V, chẳng hạn như Porsche Taycan, đã đạt được kết quả đáng kinh ngạc của phạm vi lái xe 200 km sau 5 phút sạc. Bước đột phá công nghệ này cung cấp hỗ trợ mạnh mẽ cho hiệu suất cao và sạc nhanh xe điện.
(Iii) Sạc không dây
Công nghệ sạc không dây đã thu hút rất nhiều sự chú ý với sự thuận tiện và ý thức về công nghệ. Sạc không dây tĩnh sử dụng cảm ứng điện từ, với hiệu quả hơn 90%, chẳng hạn như công nghệ sạc không dây được sử dụng bởi BMW 530E. Tuy nhiên, việc cài đặt của nó đòi hỏi độ chính xác căn chỉnh mặt đất là ± 7cm, đặt ra nhu cầu cao trong quá trình cài đặt.
Sạc không dây năng động được cung cấp bởi các cuộn dây nhúng trên đường. Seoul, Hàn Quốc đã thử nghiệm một phần trình diễn 1,2km với hiệu quả 85%, nhưng chi phí xây dựng cao tới 4 triệu USD/km. Chi phí cao này hạn chế ứng dụng thương mại quy mô lớn của sạc không dây động và đột phá trong tối ưu hóa công nghệ và kiểm soát chi phí trong tương lai.
Về tiến trình tiêu chuẩn, quy định về mức năng lượng 11kW của SAE J2954 và việc mở rộng tiêu chuẩn QI cho xe điện cung cấp hướng dẫn cho sự phát triển tiêu chuẩn của công nghệ sạc không dây. Với việc cải tiến liên tục các tiêu chuẩn, công nghệ sạc không dây dự kiến sẽ chiếm một vị trí trong lĩnh vực sạc xe điện.
| Phân loại | Loại công nghệ | Nội dung cụ thể |
| Công nghệ sạc | AC Sạc | -Sức mạnh thường dưới 22kW (7,4kW cho một pha ở châu Âu, 22kW cho ba pha; 19,2kW là công suất chính ở Bắc Mỹ), hỗ trợ quản lý giá điện sử dụng thời gian và phù hợp với lưới điện thông minh tại nhà. - Công nghệ sạc thông minh: Kết hợp với Internet of Things để đạt được sự cân bằng tải và tránh quá tải lưới điện; Hỗ trợ chứng nhận cắm & tính phí để cải thiện trải nghiệm người dùng. - Sự khác biệt tiêu chuẩn: Trung Quốc GB/T, Châu Âu loại 2, Bắc Mỹ SAE J1772 Thiết kế tương thích giao diện. |
| DC sạc | - Phạm vi công suất: 60kW-240kW (cọc sạc nhanh), 250kW trở lên (đống tăng áp, chẳng hạn như cọc tăng áp Tesla V3 với công suất cực đại là 250kW). - Công nghệ làm mát chất lỏng: Sử dụng dòng súng sạc làm mát bằng chất lỏng (như dung dịch tăng áp 600kW của Huawei) để giảm nhiệt độ trong quá trình truyền hiện tại cao và cải thiện an toàn. -Nền tảng điện áp cực cao: Thích hợp cho các mẫu pin điện áp cao 800V (như Porsche Taycan), sạc trong 5 phút để đạt được khoảng 200 km. | |
| Sạc không dây | - Sạc không dây tĩnh: Hiệu suất cảm ứng điện từ là hơn 90% (chẳng hạn như BMW 530E) và việc lắp đặt đòi hỏi độ chính xác liên kết mặt đất là ± 7cm. - Sạc không dây năng động: Cung cấp điện cuộn nhúng đường, Seoul, Hoạt động thử nghiệm Hàn Quốc của phần trình diễn 1,2km, hiệu quả 85% nhưng chi phí xây dựng vượt quá 4 triệu đô la/km. - Tiến độ tiêu chuẩn: SAE J2954 quy định mức năng lượng 11kW và tiêu chuẩn QI được mở rộng cho xe điện. |
Ii. Công nghệ truyền thông
(I) Giao tiếp không dây
Công nghệ truyền thông không dây đóng một vai trò quan trọng trong lĩnh vực sạc xe điện. Công nghệ 4G/5G được sử dụng để giám sát thời gian thực để đảm bảo khả năng an toàn và khả năng kiểm soát của quá trình sạc. Công nghệ NB-IOT phù hợp để báo cáo trạng thái của các thiết bị công suất thấp, chẳng hạn như truyền dữ liệu đồng hồ. Lora Technology có lợi thế trong việc triển khai các mạng riêng trong công viên và có thể đạt được truyền dữ liệu ổn định.
Việc áp dụng công nghệ điện toán cạnh cho phép các cọc sạc xử lý dữ liệu cục bộ, chẳng hạn như mã hóa thanh toán, giảm sự phụ thuộc vào đám mây và thời gian phản hồi là dưới 50ms. Việc thúc đẩy công nghệ này đã cải thiện hiệu quả vận hành và bảo mật dữ liệu của hệ thống sạc.
Về các giao thức bảo mật, việc thực hiện TLS 1.3 bắt buộc ngăn chặn hiệu quả các mối đe dọa bảo mật mạng như các cuộc tấn công giữa các trung gian và đảm bảo bảo mật dữ liệu và quyền riêng tư của người dùng trong quá trình sạc.
(Ii) Giao tiếp có dây
Công nghệ truyền thông có dây cũng không thể thiếu trong lĩnh vực sạc xe điện. Giao thức công nghiệp Profinet/IP hỗ trợ truyền 1Gbps, đáp ứng nhu cầu kiểm soát thời gian thực. Xe buýt CAN được sử dụng để liên lạc giữa BMS (hệ thống quản lý pin) và đống sạc, theo tiêu chuẩn ISO 15118 để đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy của truyền dữ liệu.
Việc áp dụng công nghệ dự phòng sợi quang, chẳng hạn như thiết kế cấu trúc liên kết mạng hai vòng, đảm bảo không bị gián đoạn giao tiếp tại các trạm sạc đường cao tốc. Việc thúc đẩy công nghệ này cải thiện tính ổn định và độ tin cậy của mạng sạc và cung cấp một sự đảm bảo mạnh mẽ cho việc di chuyển đường dài của xe điện.
| Phân loại | Loại công nghệ | Nội dung cụ thể |
| Công nghệ truyền thông | Giao tiếp không dây | -Giao tiếp đa chế độ: 4G/5G được sử dụng để theo dõi thời gian thực, NB-IOT được sử dụng để báo cáo trạng thái thiết bị năng lượng thấp (như đồng hồ đo điện) và Lora được sử dụng để triển khai mạng riêng trong công viên. - Tính toán cạnh: Xử lý dữ liệu cục bộ tại trạm sạc (như mã hóa thanh toán), giảm sự phụ thuộc của đám mây và thời gian phản hồi <50ms. -Giao thức bảo mật: Mã hóa TLS bắt buộc 1.3 để ngăn chặn các cuộc tấn công giữa các trung gian. |
| Giao tiếp có dây | - Giao thức công nghiệp: Profinet/IP hỗ trợ truyền 1Gbps để đáp ứng các yêu cầu kiểm soát thời gian thực; Xe buýt CAN được sử dụng để liên lạc giữa BMS và cọc sạc (tiêu chuẩn ISO 15118). - Dự phòng sợi: Thiết kế cấu trúc liên kết mạng hai vòng (như Siemens Scalance) đảm bảo không bị gián đoạn giao tiếp tại các trạm sạc đường cao tốc. |
Iii . Công nghệ quản lý pin
(I) Quản lý năng lượng pin
Công nghệ quản lý năng lượng pin có ý nghĩa lớn trong việc kéo dài tuổi thọ pin và cải thiện hiệu quả sạc. Công nghệ dự đoán AI, chẳng hạn như thuật toán LSTM, có thể dự đoán pin SOC (trạng thái sạc) với độ chính xác là ± 3%. Việc áp dụng mô hình Twin kỹ thuật số tối ưu hóa hơn nữa đường cong sạc và cải thiện hiệu quả sạc.
Công nghệ sử dụng lớp sử dụng pin năng lượng đã nghỉ hưu cho các cọc lưu trữ năng lượng, chẳng hạn như trạm hoán đổi pin Weilai, vẫn có thể phục vụ trong 5 năm sau khi công suất phân rã đến 70%. Việc thúc đẩy công nghệ này không chỉ hiện thực hóa việc tái chế tài nguyên, mà còn cung cấp hỗ trợ mạnh mẽ cho sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp xe điện.
(Ii) Quản lý nhiệt pin
Công nghệ quản lý nhiệt pin là rất quan trọng để đảm bảo sự an toàn và hiệu suất của pin. Vật liệu thay đổi pha (PCM), chẳng hạn như vật liệu composite dựa trên parafin, có thể hấp thụ nhiệt trong quá trình sạc và xả pin, và phạm vi kiểm soát nhiệt độ có thể đạt tới -20 -50. Việc áp dụng công nghệ này kiểm soát hiệu quả nhiệt độ của pin và cải thiện tuổi thọ và sự an toàn của pin.
Công nghệ làm mát nhiệt điện sử dụng hiệu ứng Peltier để chủ động kiểm soát nhiệt độ và hiệu quả cao hơn 15% so với làm mát chất lỏng truyền thống. Sự đổi mới công nghệ này cung cấp một giải pháp hiệu quả và đáng tin cậy hơn để quản lý nhiệt pin.
| Phân loại | Loại công nghệ | Nội dung cụ thể |
| Công nghệ quản lý pin | Quản lý năng lượng pin | - Dự đoán AI: Thuật toán LSTM dự đoán pin SOC (độ chính xác ± 3%) và mô hình Twin kỹ thuật số tối ưu hóa đường cong sạc. - Sử dụng thứ cấp: Pin điện đã nghỉ hưu được sử dụng cho các cọc lưu trữ năng lượng (như trạm hoán đổi pin Weilai) và vẫn có thể phục vụ trong 5 năm sau khi công suất phân rã đến 70%. |
| Quản lý nhiệt pin | -Vật liệu thay đổi pha (PCM): Vật liệu composite dựa trên parafin hấp thụ nhiệt của sạc pin và xả, với phạm vi kiểm soát nhiệt độ -20 ℃ ~ 50. - Làm mát nhiệt điện: Kiểm soát nhiệt độ hoạt động bằng cách sử dụng hiệu ứng Peltier, với hiệu suất tăng 15% so với làm mát chất lỏng truyền thống. |
Iv. Công nghệ lưu trữ và lưu trữ năng lượng
(I) Lưu trữ quang điện và tích hợp sạc
Lưu trữ quang điện và công nghệ tích hợp tính phí kết hợp hữu cơ các cơ sở quang điện, lưu trữ năng lượng và sạc để tạo thành một kiến trúc microgrid. Sự kết hợp của quang điện + lưu trữ năng lượng + Sạc Pile + Hệ thống quản lý năng lượng (EMS) thực hiện hoạt động ngoài lưới, chẳng hạn như lưu trữ quang điện Tesla Thượng Hải và trạm tích hợp sạc. Việc thúc đẩy công nghệ này đã cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng và giảm sự phụ thuộc vào lưới điện truyền thống.
Việc áp dụng các tập hợp công nghệ nhà máy điện ảo (VPP) đã phân phối các cọc sạc để tham gia vào thị trường điện và tự động điều chỉnh các chiến lược sạc và xả. Sự đổi mới của công nghệ này cung cấp các ý tưởng và phương pháp mới để quản lý năng lượng của các thiết bị sạc xe điện.
(Ii) Công nghệ V2G
Công nghệ V2G (xe đến lưới) thực hiện tương tác hai chiều giữa xe và lưới điện. Các cọc sạc hai chiều hỗ trợ Chademo 2.0 (Nhật Bản) và CCS COMBO (Châu Âu và Hoa Kỳ), và hiệu quả sạc và xả có thể đạt 92%. Việc áp dụng công nghệ này cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng của xe điện và cung cấp hỗ trợ cho hoạt động ổn định của lưới điện.
Về mô hình kinh doanh, Octopus Energy ở Anh cung cấp trợ cấp giá điện V2G và chủ sở hữu xe hơi có thể kiếm được tới 840 pound mỗi năm. Việc quảng bá mô hình kinh doanh này đã kích thích sự nhiệt tình của người dùng khi tham gia vào công nghệ V2G và cung cấp hỗ trợ mạnh mẽ cho việc áp dụng quy mô lớn của công nghệ V2G.
Về khả năng tương thích lưới, công nghệ V2G phải vượt qua chứng nhận IEEE 1547-2018 để đảm bảo rằng tỷ lệ biến dạng điều hòa là nhỏ hơn 5%. Việc thực hiện tiêu chuẩn này đảm bảo khả năng tương thích của công nghệ V2G với lưới điện, cung cấp sự đảm bảo mạnh mẽ cho việc áp dụng rộng rãi công nghệ V2G.
| Phân loại | Loại công nghệ | Nội dung cụ thể |
| Công nghệ lưu trữ và lưu trữ năng lượng | Lưu trữ quang điện và tích hợp sạc | - Kiến trúc microgrid: quang điện + lưu trữ năng lượng + sạc đống + Hệ thống quản lý năng lượng (EMS), để đạt được hoạt động ngoài lưới (như lưu trữ quang điện Tesla Thượng Hải và trạm tích hợp sạc). - Nhà máy điện ảo (VPP): Cọc sạc phân phối tổng hợp tham gia vào thị trường điện và tự động điều chỉnh chiến lược sạc và xả. |
| Công nghệ V2G | - Cọc sạc hai chiều: Hỗ trợ tiêu chuẩn Combo Chademo 2.0 (Nhật Bản) và CCS (Châu Âu và Hoa Kỳ), với hiệu quả sạc và xả là 92%. - Mô hình kinh doanh: Octopus Energy ở Anh cung cấp trợ cấp giá điện V2G và chủ sở hữu xe hơi có thể kiếm được tới 840 bảng mỗi năm. - Khả năng tương thích lưới: Cần có chứng nhận IEEE 1547-2018 để đảm bảo rằng tỷ lệ biến dạng điều hòa là <5%. |
V. An toàn và tiêu chuẩn hóa
(I) Chứng nhận an toàn
Chứng nhận an toàn là một phương tiện quan trọng để đảm bảo hoạt động an toàn của các thiết bị sạc xe điện. Về mặt an toàn điện, các chứng chỉ UL 2594 (Bắc Mỹ) và IEC 61851 (quốc tế), cũng như các yêu cầu đối với các cấp độ bảo vệ trên IP54, đảm bảo hiệu suất an toàn điện của các thiết bị sạc. Về mặt an toàn chức năng, các yêu cầu về cấp độ ASI 26262 ASIL C và tiêu chuẩn bảo hiểm kiểm tra lỗi lỗi lớn hơn 95% đảm bảo hiệu suất an toàn chức năng của các cơ sở sạc.
(Ii) Tiêu chuẩn giao diện
Sự thống nhất của các tiêu chuẩn giao diện có ý nghĩa lớn để đạt được khả năng tương thích giữa các cơ sở sạc khác nhau. Các tiêu chuẩn chính thống toàn cầu bao gồm CCS1 (Bắc Mỹ), CCS2 (Châu Âu), GB/T 20234 (Trung Quốc) và Chademo (Nhật Bản). Việc thành lập Liên minh Siêu tính, chẳng hạn như mở giao diện NACS của Tesla và sự tham gia của các nhà sản xuất ô tô như Ford và GM, đã thúc đẩy sự thống nhất của các tiêu chuẩn giao diện và phát triển khả năng tương thích.
| Phân loại | Loại công nghệ | Nội dung cụ thể |
| An toàn và tiêu chuẩn hóa | Chứng nhận bảo mật | - An toàn điện: UL 2594 (Bắc Mỹ), chứng nhận IEC 61851 (quốc tế), IP54 trở lên cấp độ bảo vệ. - An toàn chức năng: Yêu cầu về mức độ ASIL C ISO 26262, phạm vi kiểm tra lỗi lỗi> 95%. |
| Tiêu chuẩn giao diện | - Tiêu chuẩn chính thống toàn cầu: CCS1 (Bắc Mỹ), CCS2 (Châu Âu), GB/T 20234 (Trung Quốc), Chademo (Nhật Bản). - Super Sạc liên minh: Giao diện NACS của Tesla được mở, Ford, GM và các nhà sản xuất ô tô khác đã tham gia và nó tương thích với các cọc sạc của bên thứ ba. |
Vi. Xu hướng mới nổi
(I) Thiết kế mô -đun
Thiết kế mô -đun là một xu hướng quan trọng trong việc phát triển các thiết bị sạc xe điện. Công nghệ xếp chồng mô -đun năng lượng, chẳng hạn như một mô -đun duy nhất 60kW, hỗ trợ mở rộng song song lên 480kW, giúp cải thiện tính linh hoạt và khả năng mở rộng của các cơ sở sạc. Công nghệ thay thế cắm và chơi làm cho việc cắm nóng các mô-đun bị lỗi có thể và thời gian sửa chữa trung bình (MTTR) là chưa đến 15 phút, giúp cải thiện độ tin cậy và hiệu quả bảo trì của các cơ sở sạc.
(Ii) Mạng được tối ưu hóa AI
Công nghệ AI có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong việc tối ưu hóa các mạng sạc xe điện. Công nghệ tối ưu hóa bố cục cọc dựa trên học tập củng cố có thể làm giảm chi phí chuyển đổi lưới điện, chẳng hạn như dự án thí điểm của Google DeepMind, làm giảm 12%chi phí. Công nghệ phân tích hành vi của người dùng dự đoán giờ cao điểm thông qua các thuật toán phân cụm và tự động điều chỉnh phí dịch vụ, cải thiện hiệu quả hoạt động và trải nghiệm người dùng về các cơ sở sạc.
| Phân loại | Loại công nghệ | Nội dung cụ thể |
| Xu hướng mới nổi | Thiết kế mô -đun | - Chất xếp mô -đun năng lượng: Mô -đun đơn 60kW, hỗ trợ mở rộng song song lên 480kW (như ABB Terra HP). - Cắm và chơi thay thế: Các mô-đun bị lỗi hoán đổi, MTTR (thời gian trung bình để sửa chữa) <15 phút. |
| Mạng được tối ưu hóa AI | - Tối ưu hóa bố cục các cọc sạc dựa trên học tập củng cố để giảm chi phí chuyển đổi lưới điện (dự án thí điểm của Google DeepMind đã giảm 12%chi phí). - Phân tích hành vi của người dùng: Các thuật toán phân cụm dự đoán giờ cao điểm và điều chỉnh năng động phí dịch vụ (chẳng hạn như phí bảo hiểm 20% cho chia sẻ thời gian ở khu vực CBD của Bắc Kinh). |
Sự phát triển của công nghệ sạc xe điện có ý nghĩa lớn trong việc thúc đẩy sự phổ biến và phát triển bền vững của ngành công nghiệp xe điện. Bài viết này cho thấy tình trạng hiện tại, thách thức và xu hướng trong tương lai của công nghệ sạc xe điện thông qua các cuộc thảo luận chuyên sâu về công nghệ sạc, công nghệ truyền thông, công nghệ quản lý pin, lưu trữ năng lượng và công nghệ quản lý, an toàn và tiêu chuẩn hóa. Trong tương lai, với sự đổi mới liên tục của công nghệ và sự thống nhất dần dần của các tiêu chuẩn, công nghệ sạc xe điện sẽ mở ra một triển vọng phát triển rộng lớn hơn và đóng góp lớn hơn cho bảo vệ môi trường toàn cầu và phát triển bền vững.
