Die Verkäufe von Elektrofahrzeugen steigen erwartungsgemäß von Jahr zu Jahr, obwohl sie noch weit von den Klimazielen entfernt sind. Dennoch können wir dieser Datenprognose optimistisch Glauben schenken – bis 2030 wird die Zahl der Elektrofahrzeuge weltweit voraussichtlich 125 Millionen übersteigen. Der Bericht ergab, dass 33 % der weltweit befragten Unternehmen, die den Einsatz von BEVs noch nicht in Erwägung ziehen, die Anzahl öffentlicher Ladestationen als großes Hindernis für die Erreichung dieses Ziels nannten. Das Laden von Elektrofahrzeugen ist immer ein großes Problem.
Das Laden von Elektrofahrzeugen hat sich von der äußerst ineffizientenLadegeräte der Stufe 1 zumLadegeräte der Stufe 2Heutzutage ist Schnellladen in Wohnhäusern weit verbreitet und bietet mehr Freiheit und Sicherheit beim Fahren. Die Erwartungen an das Laden von Elektrofahrzeugen steigen – höhere Stromstärke, mehr Leistung sowie schnelleres und stabileres Laden. In diesem Artikel untersuchen wir gemeinsam die Entwicklung und Weiterentwicklung des Schnellladens von Elektrofahrzeugen.
Wo liegen die Grenzen?
Zunächst einmal ist es wichtig zu verstehen, dass Schnellladen nicht nur vom Ladegerät abhängt. Auch die Fahrzeugkonstruktion selbst muss berücksichtigt werden, und die Kapazität und Energiedichte der Batterie sind ebenso wichtig. Daher unterliegt die Ladetechnologie auch der Entwicklung der Batterietechnologie, einschließlich der Balancing-Technologie des Batteriepacks, und dem Problem, die durch Schnellladen verursachte galvanische Dämpfung von Lithiumbatterien zu überwinden. Dies erfordert möglicherweise innovative Fortschritte im gesamten Stromversorgungssystem von Elektrofahrzeugen, im Batteriepack-Design, in den Batteriezellen und sogar in den Batterie-Molekülmaterialien.
Zweitens müssen das BMS-System des Fahrzeugs und das Ladesystem des Ladegeräts zusammenarbeiten, um die Temperatur von Batterie und Ladegerät, die Ladespannung, den Ladestrom und den Ladezustand des Fahrzeugs ständig zu überwachen und zu steuern. Stellen Sie sicher, dass der hohe Strom sicher, stabil und effizient in die Leistungsbatterie eingespeist werden kann, damit das Gerät sicher und zuverlässig ohne übermäßigen Wärmeverlust betrieben werden kann.
Es ist ersichtlich, dass die Entwicklung des Schnellladens nicht nur den Aufbau einer Ladeinfrastruktur erfordert, sondern auch innovative Durchbrüche in der Batterietechnologie und die Unterstützung der Stromnetzübertragungs- und -verteilungstechnologie. Dies stellt auch eine enorme Herausforderung für die Wärmeableitungstechnologie dar.
Mehr Leistung, mehr Strom:Großes DC-Schnellladenetz
Heutige öffentliche DC-Schnellladestationen nutzen Hochspannung und -strom. Der europäische und amerikanische Markt beschleunigt den Ausbau von 350-kW-Ladenetzen. Dies stellt für Ladegerätehersteller weltweit eine enorme Chance und Herausforderung dar. Die Ladegeräte müssen während der Stromübertragung Wärme ableiten und einen sicheren und zuverlässigen Betrieb der Ladesäule gewährleisten. Wie wir alle wissen, besteht ein positiver exponentieller Zusammenhang zwischen Stromübertragung und Wärmeentwicklung. Dies stellt die technischen Reserven und die Innovationsfähigkeit der Hersteller auf die Probe.
Das DC-Schnellladenetz muss über mehrere Sicherheitsschutzmechanismen verfügen, die die Autobatterien und Ladegeräte während des Ladevorgangs intelligent verwalten können, um die Sicherheit der Batterie und der Geräte zu gewährleisten.
Darüber hinaus müssen die Ladestecker aufgrund der Einsatzszenarien öffentlicher Ladegeräte wasserdicht, staubdicht und äußerst witterungsbeständig sein.
Als internationaler Hersteller von Ladegeräten mit über 16 Jahren Erfahrung in Forschung, Entwicklung und Produktion erforscht Workersbee seit vielen Jahren gemeinsam mit branchenführenden Partnern die Entwicklungstrends und technologischen Durchbrüche der Ladetechnologie für Elektrofahrzeuge. Dank unserer umfassenden Produktionserfahrung und unserer starken Forschungs- und Entwicklungskompetenz konnten wir dieses Jahr eine neue Generation flüssigkeitsgekühlter CCS2-Ladestecker auf den Markt bringen.
Es verfügt über ein integriertes Strukturdesign, und das Kühlmedium kann Öl- oder Wasserkühlung sein. Die elektronische Pumpe treibt das Kühlmittel im Ladestecker an und leitet die durch den thermischen Effekt des Stroms erzeugte Wärme ab, sodass Kabel mit kleinem Querschnitt hohe Ströme übertragen und den Temperaturanstieg effektiv kontrollieren können. Seit der Produkteinführung ist das Marktfeedback hervorragend und wurde von namhaften Ladegeräteherstellern einhellig gelobt. Wir sammeln weiterhin aktiv Kundenfeedback, optimieren die Produktleistung kontinuierlich und streben danach, den Markt weiter zu beleben.
Derzeit sind Teslas Supercharger das führende Mitglied im DC-Schnellladenetz auf dem Markt für Elektrofahrzeuge. Die neue Generation der V4-Supercharger ist derzeit auf 250 kW begrenzt, wird aber mit der Leistungssteigerung auf 350 kW höhere Spitzengeschwindigkeiten erreichen – und damit 185 Kilometer Reichweite in nur fünf Minuten.
Berichtsdaten der Verkehrsministerien vieler Länder zeigen, dass die Treibhausgasemissionen des Verkehrssektors etwa ein Viertel der gesamten Treibhausgasemissionen des Landes ausmachen. Dazu gehören nicht nur leichte Personenkraftwagen, sondern auch schwere Lastkraftwagen. Die Dekarbonisierung der Lkw-Branche ist für den Klimaschutz noch wichtiger und anspruchsvoller. Zum Laden schwerer Elektro-Lkw hat die Branche ein Ladesystem im Megawattbereich vorgeschlagen. Kempower hat die Einführung ultraschneller Gleichstromladegeräte mit bis zu 1,2 MW angekündigt und plant, diese im ersten Quartal 2024 in Großbritannien in Betrieb zu nehmen.
Das US-Energieministerium hat bereits den XFC-Standard für extrem schnelles Laden vorgeschlagen und ihn als zentrale Herausforderung für die breite Verbreitung von Elektrofahrzeugen bezeichnet. Es handelt sich um ein komplettes System aus Batterien, Fahrzeugen und Ladegeräten. Der Ladevorgang dauert höchstens 15 Minuten und ist damit vergleichbar mit der Tankzeit eines Verbrennungsmotors.
Tauschen，Aufgeladen:Stromwechselstation
Neben dem beschleunigten Bau von Ladestationen stehen auch „Swap-and-Go“-Stromwechselstationen im Fokus der schnellen Energieversorgung. Schließlich dauert der Batteriewechsel nur wenige Minuten, die Batterie ist voll geladen und das Aufladen ist schneller als bei einem Benzinfahrzeug. Das ist äußerst spannend und wird natürlich viele Unternehmen zu Investitionen anregen.
Der NIO Power Swap Service，Der vom Automobilhersteller NIO eingeführte Akku kann eine vollgeladene Batterie innerhalb von drei Minuten automatisch austauschen. Bei jedem Wechsel werden Batterie und Stromversorgungssystem automatisch überprüft, um Fahrzeug und Batterie in optimalem Zustand zu halten.
Das klingt verlockend, und es scheint, dass wir in Zukunft bereits einen nahtlosen Übergang zwischen schwachen und vollgeladenen Batterien erleben werden. Tatsächlich gibt es jedoch zu viele Elektrofahrzeughersteller auf dem Markt, und die meisten Hersteller bieten unterschiedliche Batteriespezifikationen und -leistungen an. Aufgrund von Faktoren wie Marktwettbewerb und technischen Barrieren ist es schwierig, die Batterien aller oder sogar der meisten Elektrofahrzeugmarken so zu vereinheitlichen, dass Größe, Spezifikationen, Leistung usw. vollständig übereinstimmen und ein Austausch möglich ist. Dies stellt zugleich das größte Hindernis für die Wirtschaftlichkeit von Wechselstromstationen dar.
Unterwegs: Kabelloses Laden
Ähnlich wie die Entwicklung der Handy-Ladetechnologie ist auch das kabellose Laden eine Entwicklungsrichtung für Elektrofahrzeuge. Dabei werden hauptsächlich elektromagnetische Induktion und Magnetresonanz zur Energieübertragung genutzt, die Energie in ein Magnetfeld umgewandelt und anschließend über das Fahrzeug-Empfängergerät empfangen und gespeichert. Die Ladegeschwindigkeit ist zwar nicht zu hoch, ermöglicht aber das Laden während der Fahrt, was die Reichweitenangst mindert.
Electreon hat kürzlich elektrifizierte Straßen in Michigan, USA, offiziell eröffnet. Anfang 2024 werden diese ausgiebig getestet. Elektroautos, die an Straßen fahren oder parken, können ihre Batterien ohne Steckdose aufladen. Die Strecke beginnt zunächst auf einer Viertelmeile und wird auf eine Meile erweitert. Die Entwicklung dieser Technologie hat das mobile Ökosystem stark belebt, erfordert jedoch extrem aufwändige Infrastrukturmaßnahmen und enorme Ingenieursleistungen.
Weitere Herausforderungen
Wenn mehr Elektrofahrzeuge auf den Markt kommen，Es werden mehr Ladenetze aufgebaut und es muss mehr Strom abgegeben werden, was zu einer stärkeren Belastung des Stromnetzes führt. Ob Energie, Stromerzeugung oder Stromübertragung und -verteilung – wir stehen vor großen Herausforderungen.
Erstens ist die Entwicklung der Energiespeicherung aus globaler Makroperspektive nach wie vor ein wichtiger Trend. Gleichzeitig ist es notwendig, die technische Umsetzung und Auslegung von V2X zu beschleunigen, damit die Energie auf allen Strecken effizient zirkulieren kann.
Zweitens: Nutzen Sie künstliche Intelligenz und Big-Data-Technologien, um intelligente Netze aufzubauen und deren Zuverlässigkeit zu verbessern. Analysieren und steuern Sie den Ladebedarf von Elektrofahrzeugen effektiv und steuern Sie die Ladezeiten. Dies reduziert nicht nur das Risiko von Netzauswirkungen, sondern senkt auch die Stromrechnungen der Autobesitzer.
Drittens: Obwohl politischer Druck theoretisch funktioniert, ist die Umsetzung entscheidender. Das Weiße Haus hatte zuvor erklärt, 7,5 Milliarden Dollar in den Bau von Ladestationen zu investieren, doch es gab kaum Fortschritte. Der Grund dafür ist, dass es schwierig ist, die Fördermittelanforderungen der Politik mit der Leistung der Anlagen in Einklang zu bringen, und das Profitstreben der Auftragnehmer ist noch lange nicht geweckt.
Schließlich arbeiten große Automobilhersteller an der Entwicklung superschneller Hochspannungsladesysteme. Einerseits werden sie 800-V-Hochspannungstechnologie einsetzen, andererseits werden sie die Batterie- und Kühltechnologie deutlich verbessern, um eine superschnelle Ladezeit von 10 bis 15 Minuten zu erreichen. Die gesamte Branche steht vor großen Herausforderungen.
Verschiedene Schnellladetechnologien eignen sich für unterschiedliche Anlässe und Bedürfnisse, weisen aber auch offensichtliche Nachteile auf. Dreiphasige Ladegeräte für schnelles Laden zu Hause, Gleichstrom-Schnellladen für Hochgeschwindigkeitsstrecken, kabelloses Laden für unterwegs und Wechselstationen für den schnellen Batteriewechsel. Mit der Weiterentwicklung der Elektrofahrzeugtechnologie wird sich auch die Schnellladetechnologie weiter verbessern und weiterentwickeln. Sobald sich die 800-V-Plattform durchsetzt, werden Ladegeräte mit über 400 kW verfügbar sein, und unsere Sorgen um die Reichweite von Elektrofahrzeugen werden durch diese zuverlässigen Geräte allmählich beseitigt. Workersbee arbeitet mit allen Branchenpartnern zusammen, um eine grüne Zukunft zu gestalten!
Veröffentlichungszeit: 19. Dezember 2023