ما هي العوامل التي تؤثر على سرعة الشحن لشاحن المركبات الكهربائية؟

التناقض الأساسي في سرعة الشحن هو في الأساس التحدي النهائي لكفاءة انتقال الطاقة. عندما يقوم المستخدم بإدراج مسدس الشحن في السيارة ، يجب أن يتطابق إخراج التيار والجهد بواسطة كومة الشحن بدقة مع "شهية" بطارية السيارة. على سبيل المثال ، يمكن للسيارة الكهربائية المجهزة بمنصة عالية الجهد 800 فولت من الناحية النظرية أن تجدد 80 ٪ من قوتها في 15 دقيقة من خلال كومة شحن فائقة 350 كيلو واط ، ولكن إذا تم استخدام كومة شحن قديمة تدعم فقط 400 فولت بنية ، فقد تنخفض الطاقة إلى أقل من 150 كيلو واط. لا يعتمد هذا "تأثير البرميل" على إمكانات الأجهزة فقط في كومة الشحن ، ولكن أيضًا على التنظيم في الوقت الفعلي لنظام إدارة البطارية على متن الطائرة (BMS). يشبه BMS "الخدم الذكي" للبطارية ، ومراقبة درجة حرارة الخلية باستمرار وتوازن الجهد وحالة الشحن (SOC) أثناء عملية الشحن. عندما يتم اكتشاف أن درجة حرارة الخلية تتجاوز 45 درجة مئوية ، فإن النظام سيقلل على الفور من قوة الشحن لمنع الهرب الحراري-وهذا يعني أنه حتى لو تم استخدام نفس كومة الشحن الفائقة في الصيف الحار ، فقد تكون سرعة الشحن في السيارة أبطأ أكثر من 30 ٪ من الشتاء.

شحنات المركبات الكهربائية

تضع الخصائص الفيزيائية للبطارية نفسها "سقفًا" لا يمكن التغلب عليه لسرعة الشحن. عندما تكون بطاريات الليثيوم أيون قريبة من الشحن الكامل ، يزداد خطر هطول الأمطار المعدنية في الليثيوم عند الأنود بشكل حاد ، لذلك يتم إجبار جميع السيارات الكهربائية على الدخول إلى وضع "الشحن المتدفق" بعد أن تصل البطارية إلى 80 ٪. تتسبب آلية الحماية هذه في وقت الشحن في آخر 20 ٪ لتكون قابلة للمقارنة مع 80 ٪ الأولى. أكثر بمهارة ، أن بطاريات الأنظمة الكيميائية المختلفة لها تحملات مختلفة تمامًا للشحن السريع: على الرغم من أن بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم (LFP) منخفضة التكلفة ، فإن معدل انتشار الليثيوم البطيء ، وغالبًا ما تكون سرعة الشحن في درجات حرارة منخفضة أقل بنسبة 40 ٪ عن بطاريات الليثيوم الثلاثية (NCM/NCA) ؛ يمكن أن تزيد البطاريات الجديدة ذات الأقطاب السلبية المخدرة بالسيليكون من كثافة الطاقة ، ولكنها قد تحد من عدد دورات الشحن السريع بسبب مشاكل تمدد جسيمات السيليكون. تجبر هذه التناقضات شركات صناعة السيارات على إيجاد توازن بين "سرعة الشحن" و "عمر البطارية" و "التحكم في التكاليف".

إن قدرة التنسيق للبنية التحتية هي "قيود غير مرئية" أخرى يتم تجاهلها غالبًا. قد تخضع طاقة الإخراج الفعلية لكومة الشحن السريع DC مع قوة اسمية قدرها 150 كيلو واط لقدرة إمدادات الطاقة الفورية لشبكة الطاقة. عندما يتم تشغيل أكوام الشحن المتعددة في نفس الوقت خلال ساعات الذروة ، يقترب تحميل المحول من القيمة الحرجة ، ويتعين على محطة الشحن تقليل إخراج كل كومة من خلال تخصيص الطاقة الديناميكية. هذه الظاهرة واضحة بشكل خاص في المناطق الحضرية القديمة - وفقًا لبيانات مشغل شحن أوروبي ، فإن قوة الشحن الفعلية خلال فترة الذروة المسائية أقل بنسبة 22 ٪ من القيمة الاسمية في المتوسط. تفتيت معايير واجهة الشحن يزيد من تفاقم الكفاءة. إذا كان نموذجًا يستخدم واجهة NACS الخاصة بـ Tesla يستخدم كومة شحن مع معيار CCS ، فإنه يحتاج إلى تحويل البروتوكول من خلال محول ، والذي قد يتسبب في تأخير التواصل بنسبة 5 ٪ -10 ٪ وفقدان الطاقة. على الرغم من أن تقنية الشحن اللاسلكية يمكن أن تتخلص من قيود الواجهات المادية ، فإن كفاءة نقل الطاقة الخاصة بها هي حاليًا 92 ٪ إلى 94 ٪ فقط ، وهي نقاط مئوية 6-8 أقل من الشحن السلكي. لا يزال هذا عيبًا غير مقبول لسيناريوهات الشحن الفائقة التي تتابع الكفاءة الشديدة.

قد يكمن اتجاه الاختراق المستقبلي في الثورة التكنولوجية المتمثلة في "التحسين التعاوني الكامل". يمكن لتكنولوجيا البطارية التي تبلغ مساحتها 270 كيلو واط مسبقًا مسبقًا مشتركًا بواسطة Porsche و Audi تسخين البطارية من -20 ℃ إلى درجة حرارة التشغيل المثلى البالغة 25 ℃ 5 دقائق قبل الشحن ، مما يزيد من سرعة الشحن في بيئات درجة الحرارة المنخفضة بنسبة 50 ٪. لا يقلل "بنية الشحن الفائقة المبردة بالكامل" التي أطلقتها Huawei فقط من حجم كومة الشحن بنسبة 40 ٪ من خلال دمج جميع المحولات ، ووحدات الشحن والكابلات في نظام تداول التبريد السائل ، ولكن أيضًا يخرج باستمرار تيارًا مرتفعًا 600A دون تشغيل حماية التداخل. ما هو أكثر جدارة بالملاحظة هو أن التغييرات التكنولوجية على جانب شبكة الطاقة هي إعادة تشكيل بيئة الشحن: "التخزين الكهروضوئي وشحن محطة الشحن المتكاملة" التي تم اختبارها في مختبر في كاليفورنيا يمكنها الحفاظ على قوة شحن تبلغ 250 كيلو وات لمدة تصل إلى ساعتين عندما تكون شبكة الطاقة خارج السلطة من خلال تعاون الفوتوغرافيات الطائفية. قد يحل نموذج الطاقة "اللامركزي" هذا تمامًا الحد من حمل شبكة الطاقة على سرعة الشحن .