ความท้าทายของระบบ 800V: กองชาร์จสำหรับระบบชาร์จ

การชาร์จ 800V “พื้นฐานการชาร์จ”

บทความนี้ส่วนใหญ่จะพูดถึงข้อกำหนดเบื้องต้นของกองชาร์จ 800V ก่อนอื่นให้ดูที่หลักการของการชาร์จ: เมื่อหัวปืนชาร์จเชื่อมต่อกับปลายรถ กองชาร์จจะให้ แหล่งจ่ายไฟ DC เสริมแรงดันต่ำให้กับรถยนต์ สิ้นสุด เพื่อเปิดใช้งาน BMS ในตัว (ระบบจัดการแบตเตอรี่) ของรถยนต์ไฟฟ้า หลังจากเปิดใช้งาน ② ปลายของยานพาหนะจะเชื่อมต่อกับปลายเสาเข็มเพื่อแลกเปลี่ยนพารามิเตอร์การชาร์จพื้นฐาน เช่น กำลังความต้องการการชาร์จสูงสุดของยานพาหนะ ปลายและกำลังขับสูงสุดของปลายเสาเข็มและทั้งสองด้านจะตรงกันอย่างถูกต้อง

หลังจากจับคู่อย่างถูกต้องแล้ว BMS (Battery Management System) ที่ส่วนท้ายของรถจะส่งข้อมูลความต้องการพลังงานไปยังกองชาร์จ และกองชาร์จจะปรับแรงดันเอาต์พุตและกระแสไฟขาออกตามข้อมูลนี้ และเริ่มชาร์จรถยนต์อย่างเป็นทางการซึ่งก็คือ หลักการพื้นฐานของการเชื่อมต่อการชาร์จและเราจำเป็นต้องทำความคุ้นเคยกับมันก่อน

การชาร์จ 800V: “เพิ่มแรงดันหรือกระแส”

ตามทฤษฎีแล้ว เราต้องการจ่ายพลังงานในการชาร์จเพื่อลดระยะเวลาการชาร์จโดยปกติจะมี 2 วิธี: คุณเพิ่มแบตเตอรี่หรือเพิ่มแรงดันไฟฟ้า- ตาม W=Pt หากกำลังการชาร์จเพิ่มขึ้นสองเท่า เวลาในการชาร์จจะลดลงครึ่งหนึ่งตามธรรมชาติ ตาม P=UI หากแรงดันหรือกระแสเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า กำลังการชาร์จก็สามารถเพิ่มเป็นสองเท่าได้ และมีการกล่าวถึงสิ่งนี้ซ้ำแล้วซ้ำเล่า ซึ่งถือเป็นสามัญสำนึกเช่นกัน

หากกระแสสูงก็จะเกิดปัญหา 2 ประการ คือ กระแสยิ่งสูง ต้องใช้สายเคเบิลรับกระแสไฟฟ้าที่มีขนาดใหญ่และเทอะทะมากขึ้น ซึ่งจะทำให้เส้นผ่านศูนย์กลางและน้ำหนักของสายไฟเพิ่มขึ้น ซึ่งจะทำให้ต้นทุนเพิ่มขึ้น และที่ ในขณะเดียวกันก็ไม่สะดวกสำหรับบุคลากรในการปฏิบัติงาน นอกจากนี้ ตาม Q=I²Rt หากกระแสไฟฟ้าสูงขึ้น พลังงานที่สูญเสียก็จะยิ่งมากขึ้น และการสูญเสียจะสะท้อนให้เห็นในรูปของความร้อน ซึ่งเพิ่มแรงกดดันให้กับการจัดการระบายความร้อนด้วย ดังนั้นจึงไม่ต้องสงสัยเลยว่าการเพิ่มขึ้นของ ไม่พึงปรารถนากำลังชาร์จเพื่อให้ทราบถึงการเพิ่มกำลังการชาร์จโดยการเพิ่มกระแสอย่างต่อเนื่องการเพิ่มกำลังการชาร์จไม่เป็นที่พึงปรารถนา ทั้งสำหรับการชาร์จหรือระบบขับเคลื่อนในรถยนต์

เมื่อเทียบกับการชาร์จแบบเร็วด้วยกระแสสูง การชาร์จแบบเร็วด้วยแรงดันไฟฟ้าสูงจะสร้างความร้อนน้อยกว่าและสูญเสียน้อยกว่า ในปัจจุบัน บริษัทรถยนต์กระแสหลักเกือบทั้งหมดได้ใช้เส้นทางของแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น ในกรณีของการชาร์จแบบเร็วด้วยแรงดันไฟฟ้าสูง ตามทฤษฎีแล้วจะใช้เวลาในการชาร์จ สามารถลดให้สั้นลงได้ 50% และสามารถดึงแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นจาก 120KW เป็น 480KW ได้อย่างง่ายดาย

การชาร์จ 800V: “แรงดันและกระแสสอดคล้องกับผลกระทบด้านความร้อน”

แต่ไม่ว่าคุณจะเพิ่มแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟ ประการแรกเมื่อกำลังชาร์จเพิ่มขึ้น ความร้อนของคุณจะปรากฏขึ้น แต่แรงดันไฟฟ้าและกระแสความร้อนที่เพิ่มขึ้นไม่เท่ากัน ผลกระทบต่อแบตเตอรี่บางส่วนก็จะเร็วขึ้นเท่านั้น อีกหน่อย ค่อนข้างช้าแต่ความร้อนที่ซ่อนอยู่ขีดจำกัดบนที่ชัดเจนมากขึ้นก็ชัดเจนมากขึ้นเช่นกัน แต่แบบแรกจะดีกว่าเมื่อเปรียบเทียบ 

เมื่อกระแสในตัวนำผ่านความต้านทานต่ำ เพิ่มวิธีแรงดันไฟฟ้าจะลดขนาดสายเคเบิลที่ต้องการ ปล่อยความร้อนน้อยลง และเพิ่มกระแสในเวลาเดียวกัน พื้นที่หน้าตัดที่นำกระแสเพิ่มขึ้นของการเพิ่มขึ้นนำไปสู่ด้านนอกที่ใหญ่ขึ้น น้ำหนักสายเคเบิลขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง ในขณะที่เวลาในการชาร์จความร้อนที่นานขึ้นจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น ซ่อนเร้นมากขึ้น แบตเตอรี่ในลักษณะนี้มีความเสี่ยงมากขึ้น

การชาร์จ 800V: “การชาร์จเต็มไปด้วยความท้าทายโดยตรง”

การชาร์จอย่างรวดเร็ว 800V ยังมีข้อกำหนดที่แตกต่างกันบางประการที่ปลายเสาเข็ม:

หากคุณดูที่ระดับทางกายภาพ เมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น การออกแบบขนาดอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องจะเพิ่มขึ้น เช่น โดย IEC60664 ระดับมลภาวะ 2 วัสดุฉนวนกลุ่ม 1 ระยะห่างของอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูงต้องใช้ตั้งแต่ 2 มม. ถึง 4 มม. ซึ่งเป็นฉนวนเดียวกัน ความต้องการความต้านทานจะเพิ่มขึ้น ระยะห่างตามผิวฉนวนเกือบและความต้องการฉนวนจะต้องเพิ่มขึ้น 2 เท่า ซึ่งต้องใช้แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นในการออกแบบครั้งก่อน

โดยต้องมีการออกแบบระบบแรงดันไฟฟ้าเดิมเพื่อออกแบบขนาดอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องใหม่ทั้งขั้วต่อ แถวทองแดง ข้อต่อ ฯลฯ นอกจากแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นแล้วยังจะนำไปสู่ข้อกำหนดที่สูงขึ้นในการดับอาร์กอีกด้วย ความต้องการอุปกรณ์บางชนิด เช่นฟิวส์ กล่องสวิตช์ ขั้วต่อ ฯลฯ เพื่อปรับปรุงข้อกำหนด ข้อกำหนดเหล่านี้ยังใช้กับการออกแบบของรถยนต์อีกด้วย

ระบบการชาร์จแรงดันสูง 800V ดังที่ได้กล่าวไปแล้วข้างต้นจำเป็นต้องเพิ่มระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบแอคทีฟภายนอก การระบายความร้อนด้วยอากาศแบบดั้งเดิมทั้งแบบแอคทีฟและพาสซีฟไม่สามารถตอบสนองข้อกำหนดสำหรับสายปืนตอกเสาเข็มชาร์จจนถึงปลายรถของตัวระบายความร้อน การจัดการก็มีความต้องการมากขึ้นกว่าเดิมและอุณหภูมิของระบบส่วนนี้จะลดและควบคุมจากระดับอุปกรณ์และระดับระบบในส่วนนี้อย่างไรเป็นช่วงต่อไปในการปรับปรุงและแก้ไขปัญหาในมุมมอง

นอกจากนี้ความร้อนส่วนนี้ไม่เพียงแต่เป็นความร้อนจากการชาร์จไฟเกินเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความร้อนจากการชาร์จไฟเกินด้วยซึ่งไม่ใช่เพียงส่วนหนึ่งของระบบเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความร้อนจากการชาร์จไฟเกินด้วย ไม่เพียงแต่ความร้อนที่เกิดจากการชาร์จไฟเกินเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความร้อนที่มาจากอุปกรณ์พลังงานความถี่สูงด้วย ดังนั้นวิธีการตรวจสอบแบบเรียลไทม์และการกำจัดความร้อนอย่างมีเสถียรภาพ มีประสิทธิภาพ และปลอดภัยจึงเป็นสิ่งสำคัญมาก ซึ่งไม่เพียงแต่มี ความก้าวหน้าของวัสดุ แต่ยังรวมถึงการตรวจจับระบบ เช่น อุณหภูมิการชาร์จแบบเรียลไทม์ และการตรวจสอบที่มีประสิทธิภาพ

ปัจจุบันในตลาดแรงดันเอาต์พุตกองชาร์จ DC คือ 400V และไม่สามารถชาร์จแบตเตอรี่พลังงาน 800V ได้โดยตรงดังนั้นความต้องการผลิตภัณฑ์ DCDC เพิ่มเติมจะเพิ่มแรงดันไฟฟ้า 400V เป็น 800V จากนั้นชาร์จแบตเตอรี่ซึ่งต้องใช้การแปลงความถี่สูงพลังงานที่สูงขึ้น การใช้ซิลิกอนคาร์ไบด์เพื่อแทนที่โมดูล IGBT แบบดั้งเดิมเป็นทางเลือกหลักของวิธีการนี้แม้ว่าโมดูลซิลิกอนคาร์ไบด์จะสามารถเพิ่มกำลังขับของกองชาร์จได้ แต่ยังเพิ่มกำลังขับอีกด้วย ของกองชาร์จ แม้ว่าโมดูลซิลิกอนคาร์ไบด์จะสามารถเพิ่มกำลังขับของกองชาร์จและลดการสูญเสียได้ แต่ต้นทุนก็เพิ่มขึ้นมากเช่นกัน และข้อกำหนดของ EMC ก็สูงขึ้น

สรุป. แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นจะอยู่ในระดับระบบและระดับอุปกรณ์ที่ต้องปรับปรุง ระดับระบบ รวมถึงระบบการจัดการระบายความร้อน ระบบป้องกันการชาร์จ ฯลฯ และระดับอุปกรณ์ รวมถึงอุปกรณ์แม่เหล็กและอุปกรณ์ไฟฟ้าบางตัวที่ต้องปรับปรุง