مسیر سریع به آینده: بررسی تحولات در شارژ سریع EV

همانطور که انتظارش را داشتیم، فروش خودروهای الکتریکی سال به سال در حال افزایش است، اگرچه هنوز با اهداف آب و هوایی فاصله زیادی دارد. اما هنوز هم می‌توانیم خوش‌بینانه به این پیش‌بینی داده‌ها باور داشته باشیم – پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۳۰ تعداد خودروهای الکتریکی در سراسر جهان از ۱۲۵ میلیون نفر فراتر رود. این گزارش نشان داد که از بین شرکت‌هایی که در سطح جهانی مورد بررسی قرار گرفتند و هنوز به استفاده از BEV فکر نمی‌کنند، 33 درصد تعداد نقاط شارژ عمومی را به عنوان مانع اصلی برای دستیابی به این هدف ذکر کردند. شارژ وسایل نقلیه الکتریکی همیشه یک نگرانی اصلی است.

شارژ EV از حالت فوق العاده ناکارآمد تکامل یافته استشارژرهای LEVEL 1 بهشارژرهای LEVEL 2در حال حاضر در محل سکونت رایج است، که به ما آزادی و اعتماد به نفس بیشتری در هنگام رانندگی می دهد. انتظارات مردم از شارژ EV بیشتر شده است - جریان بیشتر، قدرت بیشتر و شارژ سریعتر و پایدارتر. در این مقاله، توسعه و پیشرفت شارژ سریع EV را با هم بررسی خواهیم کرد.

محدودیت ها کجاست؟

اول از همه، باید این واقعیت را درک کنیم که تحقق شارژ سریع تنها به شارژر متکی نیست. طراحی مهندسی خود خودرو باید در نظر گرفته شود و ظرفیت و چگالی انرژی باتری قدرت به همان اندازه مهم است. بنابراین، فناوری شارژ نیز منوط به توسعه فناوری باتری، از جمله فناوری تعادل بسته باتری و مشکل شکستن تضعیف آبکاری باتری‌های لیتیومی ناشی از شارژ سریع است. این ممکن است به پیشرفت نوآورانه در کل سیستم منبع تغذیه وسایل نقلیه الکتریکی، طراحی بسته باتری، سلول‌های باتری و حتی مواد مولکولی باتری نیاز داشته باشد.

در مرحله دوم، سیستم BMS خودرو و سیستم شارژ شارژر باید برای نظارت و کنترل دائمی دمای باتری و شارژر، ولتاژ شارژ، جریان و SOC خودرو، همکاری کنند. اطمینان حاصل کنید که جریان بالا می تواند به طور ایمن، با ثبات و کارآمد به باتری برق وارد شود تا تجهیزات بتوانند با خیال راحت و قابل اعتماد بدون اتلاف حرارت بیش از حد کار کنند.

می توان دریافت که توسعه شارژ سریع نه تنها مستلزم توسعه زیرساخت های شارژ است، بلکه نیازمند پیشرفت های نوآورانه در فناوری باتری و پشتیبانی از فناوری انتقال و توزیع شبکه برق است. همچنین چالش بزرگی برای فناوری اتلاف گرما ایجاد می کند.

قدرت بیشتر، جریان بیشتر:شبکه شارژ سریع DC بزرگ

شارژ سریع DC عمومی امروزی از ولتاژ و جریان بالا استفاده می کند و بازارهای اروپا و آمریکا در حال تسریع استقرار شبکه های شارژ 350 کیلوواتی هستند. این یک فرصت و چالش بزرگ برای تولید کنندگان تجهیزات شارژ در سراسر جهان است. این نیاز به تجهیزات شارژ دارد که بتواند گرما را در حین انتقال نیرو از بین ببرد و اطمینان حاصل شود که شمع شارژ می تواند ایمن و قابل اطمینان کار کند. همانطور که همه ما می دانیم، یک رابطه نمایی مثبت بین انتقال جریان و تولید گرما وجود دارد، بنابراین این یک آزمون عالی برای ذخایر فنی و قابلیت های نوآوری سازنده است.

شبکه شارژ سریع DC نیاز به ارائه مکانیسم‌های حفاظتی ایمنی متعددی دارد که می‌تواند باتری‌ها و شارژرهای خودرو را در طول فرآیند شارژ به طور هوشمند مدیریت کند تا از ایمنی باتری و تجهیزات اطمینان حاصل شود.

علاوه بر این، با توجه به سناریوی استفاده از شارژرهای عمومی، دوشاخه های شارژ باید ضد آب، ضد گرد و غبار و بسیار مقاوم در برابر آب و هوا باشند.

Workersbee به عنوان یک تولید کننده تجهیزات شارژ بین‌المللی با بیش از 16 سال تجربه تحقیق و توسعه و تولید، سال‌ها است که روندهای توسعه و پیشرفت‌های فنی فناوری شارژ خودروهای الکتریکی را با شرکای پیشرو در صنعت بررسی می‌کند. تجربه تولید غنی و قدرت تحقیق و توسعه قوی ما را قادر ساخت نسل جدیدی از دوشاخه های شارژ مایع خنک کننده CCS2 را در سال جاری عرضه کنیم.

این یک ساختار یکپارچه را اتخاذ می کند و محیط خنک کننده مایع می تواند خنک کننده روغن یا خنک کننده آب باشد. پمپ الکترونیکی مایع خنک کننده را به سمت پریز شارژ هدایت می کند و گرمای تولید شده توسط اثر حرارتی جریان را از بین می برد، به طوری که کابل های سطح مقطع کوچک می توانند جریان های زیادی را حمل کنند و به طور موثر افزایش دما را کنترل کنند. از زمان عرضه این محصول، بازخورد بازار بسیار عالی بوده و به اتفاق آرا توسط سازندگان معروف تجهیزات شارژ تمجید شده است. همچنین همچنان فعالانه در حال جمع‌آوری بازخورد مشتریان، بهینه‌سازی مداوم عملکرد محصول و تلاش برای تزریق نشاط بیشتر به بازار هستیم.

در حال حاضر، سوپرشارژرهای تسلا در شبکه شارژ سریع DC در بازار شارژ خودروهای الکتریکی حرف اول را می زنند. نسل جدید سوپرشارژرهای V4 در حال حاضر به 250 کیلووات محدود شده‌اند، اما با افزایش قدرت به 350 کیلووات، سرعت انفجار بالاتری را نشان خواهند داد – که می‌تواند تنها در پنج دقیقه به مسافت 115 مایل اضافه کند.

داده های گزارش منتشر شده توسط ادارات حمل و نقل بسیاری از کشورها نشان می دهد که انتشار گازهای گلخانه ای از بخش حمل و نقل حدود 1/4 از کل انتشار گازهای گلخانه ای کشور را تشکیل می دهد. این نه تنها شامل خودروهای سواری سبک، بلکه کامیون های سنگین نیز می شود. کربن زدایی صنعت حمل و نقل برای بهبود آب و هوا بسیار مهمتر و چالش برانگیزتر است. برای شارژ کامیون های سنگین برقی، صنعت سیستم شارژ در سطح مگاوات را پیشنهاد کرده است. کمپاور از راه اندازی تجهیزات شارژ DC فوق سریع تا 1.2 مگاوات خبر داده است و قصد دارد آن را در سه ماهه اول سال 2024 در بریتانیا به کار گیرد.

DOE ایالات متحده قبلاً استاندارد XFC را برای شارژ بسیار سریع پیشنهاد کرده بود و آن را چالشی کلیدی نامید که برای دستیابی به پذیرش گسترده وسایل نقلیه الکتریکی باید بر آن غلبه کرد. این مجموعه کاملی از فناوری های سیستماتیک از جمله باتری ها، وسایل نقلیه و تجهیزات شارژ است. شارژ را می توان در 15 دقیقه یا کمتر تکمیل کرد تا بتواند با زمان سوخت گیری یک ICE رقابت کند.

تعویض کنید،شارژ شد：ایستگاه تعویض برق

علاوه بر تسریع ساخت ایستگاه‌های شارژ، ایستگاه‌های تعویض برق «swap and go» نیز در سیستم تجدید انرژی سریع مورد توجه قرار گرفته‌اند. از این گذشته، تکمیل تعویض باتری، کارکردن با باتری پر و شارژ مجدد سریعتر از خودروهای سوختی فقط چند دقیقه طول می کشد. این بسیار هیجان انگیز است و طبیعتاً شرکت های زیادی را برای سرمایه گذاری جذب می کند.

سرویس NIO Power Swap،تولید شده توسط خودروساز NIO می تواند به طور خودکار یک باتری کاملا شارژ شده را در 3 دقیقه جایگزین کند. هر تعویض به طور خودکار باتری و سیستم برق را بررسی می کند تا وسیله نقلیه و باتری را در بهترین شرایط نگه دارد.

این کاملا وسوسه انگیز به نظر می رسد و به نظر می رسد که ما می توانیم در آینده شاهد یکپارچگی بین باتری های کم باتری و باتری های کاملاً شارژ باشیم. اما واقعیت این است که تولیدکنندگان EV در بازار بسیار زیاد هستند و اکثر سازندگان مشخصات باتری و عملکرد متفاوتی دارند. به دلیل عواملی مانند رقابت در بازار و موانع فنی، برای ما مشکل است که باتری های همه یا حتی اکثر برندهای خودروهای برقی را یکسان کنیم تا اندازه، مشخصات، عملکرد و غیره آنها کاملاً هماهنگ باشد و بتوان آنها را بین یکدیگر سوئیچ کرد. این همچنین به بزرگترین محدودیت در مقرون به صرفه سازی ایستگاه های سوآپ برق تبدیل شده است.

در جاده: شارژ بی سیم

مشابه مسیر توسعه فناوری شارژ تلفن همراه، شارژ بی سیم نیز جهت توسعه وسایل نقلیه الکتریکی است. عمدتاً از القای الکترومغناطیسی و رزونانس مغناطیسی برای انتقال نیرو، تبدیل نیرو به میدان مغناطیسی و سپس دریافت و ذخیره انرژی از طریق دستگاه گیرنده خودرو استفاده می کند. سرعت شارژ آن خیلی سریع نخواهد بود، اما می‌توان آن را در حین رانندگی شارژ کرد که می‌توان آن را کاهش دهنده اضطراب برد در نظر گرفت.

Electreon اخیراً به طور رسمی جاده های برقی را در میشیگان ایالات متحده افتتاح کرد و در اوایل سال 2024 به طور گسترده آزمایش خواهد شد. این به خودروهای برقی که در حال رانندگی یا پارک شده در کنار جاده ها هستند اجازه می دهد تا باتری های خود را بدون اتصال به برق شارژ کنند، در ابتدا به طول یک چهارم مایل و تا یک چهارم افزایش خواهد یافت. مایل توسعه این فناوری همچنین اکوسیستم موبایل را به شدت فعال کرده است، اما نیاز به ساخت زیرساخت بسیار بالا و حجم عظیمی از کار مهندسی دارد.

چالش های بیشتر

هنگامی که خودروهای برقی بیشتری وارد آن می شوند،شبکه‌های شارژ بیشتری ایجاد می‌شوند و جریان بیشتری باید خروجی داشته باشد، که به این معنی است که فشار بار قوی‌تری روی شبکه برق وجود خواهد داشت. چه انرژی، چه تولید برق و چه انتقال و توزیع برق، ما با چالش های بزرگی روبرو خواهیم بود.

اولا، از دیدگاه کلان جهانی، توسعه ذخیره سازی انرژی هنوز یک روند اصلی است. در عین حال، همچنین لازم است اجرای فنی و چیدمان V2X تسریع شود تا انرژی بتواند به طور موثر در همه پیوندها گردش کند.

در مرحله دوم، از هوش مصنوعی و فناوری داده های بزرگ برای ایجاد شبکه های هوشمند و بهبود قابلیت اطمینان شبکه استفاده کنید. تجزیه و تحلیل و مدیریت موثر تقاضای شارژ وسایل نقلیه الکتریکی و راهنمایی برای شارژ بر اساس دوره. نه تنها می تواند خطر تأثیر بر شبکه را کاهش دهد، بلکه می تواند قبوض برق صاحبان خودرو را نیز کاهش دهد.

ثالثاً، اگرچه فشار سیاست در تئوری کار می کند، اما نحوه اجرای آن مهم تر است. کاخ سفید قبلاً ادعا کرده بود که 7.5 میلیارد دلار در ساخت ایستگاه های شارژ سرمایه گذاری کرده است، اما تقریباً هیچ پیشرفتی حاصل نشده است. دلیل آن این است که تطبیق الزامات یارانه در سیاست با عملکرد تسهیلات دشوار است و سود پیمانکار تا فعال شدن فاصله دارد.

در نهایت، خودروسازان بزرگ در حال کار بر روی شارژ فوق سریع ولتاژ بالا هستند. آنها از یک طرف از فناوری ولتاژ بالا 800 ولت استفاده می کنند و از طرف دیگر فناوری باتری و فناوری خنک کننده را به طور قابل توجهی ارتقا می دهند تا به شارژ فوق سریع 10-15 دقیقه دست یابند. کل صنعت با چالش های بزرگی روبرو خواهد شد.

فناوری‌های مختلف شارژ سریع برای مناسبت‌ها و نیازهای مختلف مناسب هستند و هر روش شارژ نیز کاستی‌های آشکاری دارد. شارژرهای سه فاز برای شارژ سریع در خانه، شارژ سریع DC برای راهروهای پرسرعت، شارژ بی سیم برای حالت رانندگی و ایستگاه های تعویض برق برای تعویض سریع باتری. همانطور که فناوری خودروهای الکتریکی همچنان در حال توسعه است، فناوری شارژ سریع به پیشرفت و پیشرفت ادامه خواهد داد. هنگامی که پلت فرم 800 ولت محبوب شود، تجهیزات شارژ بالای 400 کیلو وات فراوان خواهد شد و نگرانی ما در مورد محدوده وسایل نقلیه الکتریکی به تدریج توسط این دستگاه های قابل اعتماد از بین خواهد رفت. Workersbee مایل به همکاری با تمام شرکای صنعت برای ایجاد یک آینده سبز است!