Những yếu tố nào ảnh hưởng đến tốc độ sạc của bộ sạc xe điện?

Mâu thuẫn cốt lõi của tốc độ sạc về cơ bản là thách thức cuối cùng của hiệu quả truyền năng lượng. Khi người dùng chèn súng sạc vào xe, đầu ra hiện tại và điện áp bằng cọc sạc phải khớp chính xác với "sự thèm ăn" của pin xe. Ví dụ, một chiếc xe điện được trang bị nền tảng điện áp cao 800V có thể bổ sung về mặt lý thuyết 80% năng lượng của nó trong 15 phút thông qua đống tăng áp 350kW, nhưng nếu một đống sạc cũ chỉ sử dụng kiến ​​trúc 400V, năng lượng có thể giảm xuống dưới 150kW. "Hiệu ứng thùng" này không chỉ phụ thuộc vào khả năng phần cứng của đống sạc, mà còn vào quy định thời gian thực của Hệ thống quản lý pin trên tàu (BMS). BMS giống như một "quản gia thông minh" cho pin, liên tục theo dõi nhiệt độ tế bào, cân bằng điện áp và trạng thái điện tích (SOC) trong quá trình sạc. Khi phát hiện ra nhiệt độ của một tế bào vượt quá 45 ° C, hệ thống sẽ ngay lập tức giảm công suất sạc để ngăn chặn sự chạy trốn nhiệt-điều này có nghĩa là ngay cả khi cùng một đống tăng áp được sử dụng trong mùa hè nóng, tốc độ sạc của xe có thể chậm hơn 30% so với mùa đông.

Bộ sạc xe điện

Các tính chất vật lý của chính pin đặt một "trần" không thể vượt qua cho tốc độ sạc. Khi pin lithium-ion gần với điện tích đầy đủ, nguy cơ kết tủa kim loại lithium ở cực dương tăng mạnh, do đó, tất cả các xe điện buộc phải vào chế độ "điện tích nhỏ" sau khi pin đạt 80%. Cơ chế bảo vệ này làm cho thời gian sạc của 20% cuối cùng có thể so sánh với 80% đầu tiên. Một cách tinh tế hơn, pin của các hệ thống hóa học khác nhau có dung sai hoàn toàn khác nhau để sạc nhanh: mặc dù pin phosphate sắt lithium (LFP) có chi phí thấp, tốc độ khuếch tán lithium của chúng chậm và tốc độ sạc ở nhiệt độ thấp thường thấp hơn 40% so với pin lithium ternary (NCM/NCA); Và pin mới với các điện cực âm pha tạp silicon có thể làm tăng mật độ năng lượng, nhưng có thể hạn chế số lượng chu kỳ sạc nhanh do các vấn đề mở rộng hạt silicon. Những mâu thuẫn này buộc các nhà sản xuất ô tô phải tìm kiếm sự cân bằng giữa "tốc độ sạc", "thời lượng pin" và "kiểm soát chi phí".

Khả năng phối hợp của cơ sở hạ tầng là một "cái cùm vô hình" khác thường bị bỏ qua. Công suất đầu ra thực tế của một đống sạc nhanh DC với công suất danh nghĩa là 150kW có thể phải chịu công suất nguồn tức thời của lưới điện. Khi nhiều cọc sạc đang chạy cùng một lúc trong giờ cao điểm, tải máy biến áp tiếp cận giá trị tới hạn và trạm sạc phải giảm đầu ra của mỗi cọc thông qua phân bổ công suất động. Hiện tượng này đặc biệt rõ ràng ở các khu vực đô thị cũ - theo dữ liệu từ một nhà điều hành sạc châu Âu, công suất sạc thực tế trong thời gian cao điểm buổi tối thấp hơn 22% so với giá trị danh nghĩa trung bình. Sự phân mảnh của các tiêu chuẩn giao diện sạc làm trầm trọng thêm tổn thất hiệu quả. Nếu một mô hình sử dụng giao diện NACS của Tesla sử dụng một đống sạc với tiêu chuẩn CCS, thì nó cần chuyển đổi giao thức thông qua bộ chuyển đổi, có thể gây ra độ trễ giao tiếp 5% -10% và mất điện. Mặc dù công nghệ sạc không dây có thể loại bỏ các hạn chế của các giao diện vật lý, hiệu suất truyền năng lượng của nó hiện chỉ 92%-94%, thấp hơn 6-8 điểm phần trăm so với sạc có dây. Đây vẫn là một thiếu sót không thể chấp nhận được cho các kịch bản siêu nạp theo đuổi hiệu quả cực độ.

Hướng đột phá trong tương lai có thể nằm trong cuộc cách mạng công nghệ của "Tối ưu hóa hợp tác toàn liên kết". Công nghệ làm nóng pin 270kW do Porsche và Audi phát triển có thể làm nóng pin từ -20 đến nhiệt độ hoạt động tối ưu là 25 ℃ 5 phút trước khi sạc, tăng tốc độ sạc trong môi trường nhiệt độ thấp 50%. "Kiến trúc siêu sạc được làm mát bằng chất lỏng" được đưa ra bởi Huawei không chỉ làm giảm kích thước của đống sạc xuống 40% bằng cách kết hợp tất cả các máy biến áp, sạc các mô-đun và cáp vào hệ thống lưu thông làm mát chất lỏng, mà còn liên tục đưa ra dòng điện cao 600A mà không kích hoạt bảo vệ. Điều đáng chú ý hơn là những thay đổi về công nghệ ở phía lưới điện đang định hình lại hệ sinh thái sạc: trạm sạc "lưu trữ quang điện và sạc" được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm ở California có thể duy trì công suất sạc 250kW trong vòng 2 giờ khi lưới điện không có năng lượng. Mô hình năng lượng "phi tập trung" này có thể giải quyết hoàn toàn giới hạn của tải lưới điện trên tốc độ sạc.