1. La technologie clé pour résoudre le problème : la super recharge
1.1 Recharge automobile : la source d’énergie
Le marché des véhicules à énergies nouvelles a enregistré de solides performances. À l'heure actuelle, le taux de croissance des véhicules à énergie nouvelle s'est considérablement accéléré.
L’accélération de l’électrification : elle a créé une énorme demande de recharge. La tendance mondiale à l’électrification est évidente, et elle ne manquera pas de générer une énorme demande de recharge.
La recharge à bord : la source d’énergie des véhicules à énergies nouvelles. Contrairement aux véhicules à carburant, les véhicules électriques dépendent principalement de la batterie embarquée pour fournir de l’énergie. Les véhicules électriques consomment de l’électricité en permanence pendant la conduite. Lorsque l’électricité est épuisée, l’énergie de la batterie doit être reconstituée. Sa forme de supplément énergétique consiste à convertir l’énergie du réseau ou d’autres dispositifs de stockage d’énergie en énergie de la batterie, et ce processus est appelé charge. Dans le même temps, l'OBC (chargeur embarqué) est devenu un élément clé du processus de charge, qui est principalement responsable de la charge de la batterie via la connexion de la tension du réseau via la pile de charge ou l'interface AC.
Classification de charge : charge lente AC : c'est-à-dire la méthode traditionnelle de charge de la batterie, également connue sous le nom de charge conventionnelle. L'équipement de charge CA n'a pas de convertisseur de puissance, il produit directement l'alimentation CA et la connecte à la voiture. Le chargeur intégré convertit le courant alternatif en courant continu pour le chargement. Par conséquent, la solution de charge lente CA peut être chargée en se connectant à une alimentation électrique domestique ou à une pile de charge dédiée via le chargeur portable fourni avec le véhicule.
La puissance de la recharge CA dépend de la puissance du chargeur embarqué. À l'heure actuelle, les chargeurs embarqués des modèles grand public sont divisés en modèles 2Kw, 3,3Kw, 6,6Kw et autres. Le courant de charge CA est généralement d'environ 16 à 32 A, et le courant peut être CC ou CA biphasé et CA triphasé. À l'heure actuelle, il faut 4 à 8 heures pour que la charge lente CA des véhicules hybrides soit complètement chargée, et le taux de charge de la charge CA est fondamentalement inférieur à 0,5 °C.
L’avantage de la recharge lente en courant alternatif est que son coût de recharge est faible et que la recharge peut être effectuée sans recourir à des piles de recharge ou à des réseaux de recharge partagés. Cependant, les inconvénients de la recharge conventionnelle sont également très évidents. Le plus gros problème est que le temps de charge est long. À l'heure actuelle, l'autonomie de la plupart des tramways dépasse 400 km et le temps de charge correspondant à la recharge conventionnelle est d'environ 8 heures. Pour les propriétaires de voitures qui ont besoin de parcourir de longues distances, l'anxiété liée à la charge sur la route est bien plus grande que d'autres facteurs. Deuxièmement, le mode de charge de la charge conventionnelle est une charge à faible courant et son mode de charge est une charge linéaire, qui ne peut pas faire bon usage des caractéristiques des batteries au lithium.
Charge rapide en courant continu : le problème de la recharge des véhicules électriques avec une recharge lente en courant alternatif a toujours été un problème majeur. Avec la demande croissante de solutions de recharge plus efficaces pour les véhicules à énergie nouvelle, des solutions de recharge rapide sont apparues au fur et à mesure que les temps l’exigent. La charge rapide est une charge rapide ou une charge au sol. La pile de charge CC dispose d'un module de conversion de puissance intégré, qui peut convertir le courant alternatif du réseau ou de l'équipement de stockage d'énergie en courant continu et l'introduire directement dans la batterie de la voiture sans passer par le chargeur intégré pour la conversion. La puissance de charge CC dépend du système de gestion de la batterie et de la puissance de sortie de la pile de charge, et la plus petite valeur des deux est prise comme puissance d'entrée.
Le représentant du mode de recharge rapide est la super borne de recharge Tesla. Le courant et la tension du mode de charge rapide sont généralement de 150 à 400 A et de 200 à 750 V, et la puissance de charge est supérieure à 50 kW. Cette méthode est principalement une méthode d’alimentation CC. La puissance du chargeur au sol est importante et la plage de courant et de tension de sortie est large. À l'heure actuelle, la puissance de charge rapide de Tesla sur le marché atteint 120 kW, ce qui peut charger 80 % de l'électricité en une demi-heure, et le taux de charge est proche de 2C. BAIC EV200 peut atteindre 37 kW et le taux de charge est d'environ 1,3 °C.
Système de contrôle : Le processus de conversion de l'équipement de charge BMS doit également coopérer avec le système de gestion BMS (Battery Management System) de la batterie d'alimentation du véhicule électrique. Le plus grand avantage du BMS est que pendant le processus de charge, il modifiera le schéma de charge de la batterie en fonction de l'état en temps réel de la batterie. Son mode de charge non linéaire réalise une charge rapide sous les deux conditions préalables de sécurité et de durée de vie de la batterie. .
Les fonctions du BMS comprennent principalement les catégories suivantes :
Surveillance de l'état de l'alimentation : le contenu le plus élémentaire de la surveillance de l'état de l'alimentation est la surveillance de l'état de charge (SOC) de la batterie d'alimentation. Le SOC fait référence au pourcentage de puissance restante et à la capacité de la batterie et constitue le principal paramètre permettant aux propriétaires de voitures d'évaluer l'autonomie de croisière des véhicules électriques. Le BMS surveille les informations sur les paramètres de la batterie (tension, courant, température, etc.) en temps réel en appelant les données de plusieurs capteurs de haute précision sur la batterie, et sa précision de surveillance peut atteindre 1 mV. Une surveillance précise des informations et un excellent traitement d'algorithme garantissent la précision de l'évaluation de la puissance restante de la batterie. Au cours de la conduite quotidienne, les propriétaires de voitures peuvent définir la valeur cible du SOC pour obtenir une optimisation dynamique de la consommation d'énergie du véhicule.
Surveillance de la température des batteries : Les batteries au lithium sont très sensibles à la température. Que la température soit trop élevée ou trop basse, cela affectera directement les performances de la cellule de la batterie et, dans les cas extrêmes, entraînera des dommages irréversibles aux performances de la batterie. Le BMS peut être surveillé par des capteurs pour garantir un environnement sûr pour le fonctionnement de la batterie. En hiver, lorsque la température est basse, le BMS appellera le système de chauffage pour chauffer les cellules de la batterie afin d'atteindre une température de charge appropriée afin d'éviter la réduction de l'efficacité de charge de la batterie ; tandis qu'en été, lorsque la température est élevée ou que la température de la batterie est trop élevée, le BMS transmettra immédiatement le refroidissement. Le système abaisse la température de la batterie pour assurer la sécurité de conduite.
Gestion de l'énergie des batteries : les erreurs de processus de fabrication ou les incohérences dans la température en temps réel des batteries entraîneront une variation de leurs tensions. Par conséquent, pendant le processus de charge, certaines cellules de la batterie peuvent avoir été complètement chargées, tandis que d’autres parties des cellules peuvent ne pas être complètement chargées. Le système BMS surveille la différence de tension des cellules de la batterie en temps réel, ajuste et réduit la différence de tension entre chaque cellule de la batterie, assure l'équilibre de charge de chaque cellule de la batterie, améliore l'efficacité de la charge et réduit la consommation d'énergie.
1.2 Le 4C devrait devenir une tendance du secteur
Le problème de la recharge est devenu un problème pour les consommateurs. La vitesse de recharge a toujours été utilisée tout au long de l’utilisation des véhicules électriques. La pénétration et l’expansion rapides actuelles des véhicules électriques dans le monde ont encore amplifié l’impact de la vitesse de recharge sur l’efficacité de conduite des propriétaires de voitures et sur l’expérience des utilisateurs. Ancrage psychologique : Le réapprovisionnement énergétique des véhicules à carburant traditionnel est très rapide. Dans les scénarios généraux, il ne faut pas plus de 10 minutes aux véhicules alimentés en carburant pour faire le plein entre l'entrée dans la station-service et la sortie de la station-service. À chaque arrêt d'autoroute. En prenant comme exemple un véhicule électrique traditionnel de 400 km/h, la vitesse de recharge des véhicules électriques est généralement supérieure à 30 minutes, et le nombre restreint de piles de recharge prolonge le temps d'attente de pré-charge. La technologie de recharge actuelle n’a aucun avantage par rapport à la méthode de ravitaillement des véhicules à carburant. Le temps d'ancrage psychologique de 10 minutes des véhicules à carburant est toujours la première norme permettant aux clients de mesurer la vitesse de recharge des véhicules électriques.
La norme Superchargement a été conçue. Définition de C : Habituellement, nous utilisons C pour exprimer le taux de charge et de décharge de la batterie. Pour la décharge, la décharge 4C représente l'intensité du courant auquel la batterie est complètement déchargée en 4 heures. Pour la charge, 4C signifie qu'à une intensité de courant donnée, il faut 1 heure pour charger complètement la batterie à 400 % de sa capacité, c'est-à-dire qu'à une intensité de courant donnée, la batterie peut être complètement chargée en 15 minutes. Qu'est-ce que 4C : 4C n'est pas un nouvel indicateur, mais une extension des indicateurs de charge et de décharge traditionnels tels que 1C et 2C. L’effet marginal du boost est plus faible. Lorsque le taux de charge de la batterie dépasse 4C, la difficulté technique augmente et la pression actuelle sur la batterie est plus grande, mais l'effet positif apporté par l'amélioration technique devient moindre. Par conséquent, nous pensons que 4C est actuellement la solution optimale combinant amélioration des performances et prix abordable de la technologie des batteries.
Le processus itératif de taux de charge de la batterie de puissance : Au début, limités par le niveau technologique de l'époque, ni la technologie de charge ni la technologie de la batterie ne permettaient de charger la batterie à un rythme plus élevé. Le taux n'est que de 0,1 °C et l'augmentation du taux de charge aura un impact important sur la durée de vie de la batterie. Avec la percée continue de la technologie des batteries au lithium et l'amélioration continue du BMS, le taux de charge et de décharge de la batterie a été considérablement amélioré. Le taux de charge du premier système de charge lente AC est inférieur à 0,5 °C. Avec la pénétration accélérée des véhicules électriques dans le monde ces dernières années, la technologie de charge des batteries de puissance a réalisé de grandes avancées et les véhicules électriques du 1C ont rapidement évolué vers le 2C. En 2022, les voitures nationales équipées de batteries 3C entreront sur le marché. Le 23 juin 2022, CATL a lancé une nouvelle batterie Kirin et a déclaré que la recharge 4C devrait arriver l'année prochaine.
La super recharge deviendra le seul moyen de mettre à niveau la technologie de recharge. À l'instar des véhicules à énergie nouvelle, les téléphones mobiles ont également une forte demande en matière de vitesse de charge, et la technologie de charge s'améliore également constamment dans le processus de développement des téléphones mobiles : à partir de 1983, le Motorola DynaTAC8000X a réussi à charger pendant 10 heures et à parler pendant 20 minutes, et en 2014. , OPPO Find 7 a promu la charge En parlant pendant 5 minutes pendant 2 heures, de nombreux modèles peuvent désormais charger complètement la batterie de 4 500 mAh en 15 minutes. Le protocole de charge des smartphones a également été mis à niveau de 5 V 1,5 A de USC BC 1.2 en 2010 à USB PD 3.1 en 2021, et la tension maximale peut prendre en charge 48 V. Nous pensons que qu'il s'agisse d'un smartphone ou d'un véhicule à énergie nouvelle, la réalisation d'une charge rapide améliorera considérablement l'expérience produit, et c'est également le seul moyen de mettre à niveau la technologie. À l’avenir, la recharge 4C pour les véhicules électriques deviendra également une tendance du secteur.
1.3 Déploiement multi-entreprises de la super recharge
À l'heure actuelle, de nombreuses entreprises ont publié leurs propres plans d'aménagement de recharge rapide, et des modèles associés ont été lancés depuis 2021 : Porsche a lancé la première voiture électrique à plateforme de recharge rapide 800 V ; BYD e platform 3.0 a été publié, correspondant au modèle conceptuel océan-X ; Geely Jikrypton 001 est équipé d'une plateforme de charge rapide 800V. Dans le même temps, Huawei a lancé sa plate-forme haute tension full-stack de chargement flash AI, qui devrait permettre une charge rapide de 5 minutes d'ici 2025.
1.3.1 Huawei : la plate-forme haute tension full-stack de chargement flash AI permettra une charge rapide en 5 minutes
Les voies « courant élevé » et « haute tension » coexistent, et cette dernière est plus rentable. Afin d'obtenir une puissance de charge plus élevée pour atteindre l'objectif de charge rapide, il est nécessaire d'augmenter le courant ou la tension. À l'heure actuelle, il y a plus d'entreprises sur le marché qui adoptent davantage des voies technologiques « haute tension » que « courant élevé ». Huawei a déclaré : lors de l'utilisation de la voie technologique « haute tension », le coût du BMS et des modules de batterie du véhicule est le même que celui de la voie « courant élevé », mais comme il n'est pas nécessaire de prendre en compte l'impact du courant élevé, le coût de son faisceau de câbles haute tension et son système de gestion thermique sont relativement faibles. Le 800 V pourrait devenir le courant dominant. Les modèles grand public d'aujourd'hui utilisent toujours une architecture de tension de 200 V à 400 V. Afin d'obtenir une puissance plus élevée pour répondre aux exigences de charge rapide, le courant peut doubler, ce qui affectera la dissipation thermique et les performances du véhicule. De nos jours, les composants, notamment les dispositifs d'alimentation tels que le SiC, les connecteurs haute tension et les pistolets de chargement haute tension, ont mûri. Il est préférable de choisir une tension plus élevée tout en garantissant que le courant se situe dans une plage relativement sûre.
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