เส้นทางที่รวดเร็วสู่อนาคต: สำรวจการพัฒนาในการชาร์จเร็วของ EV

ยอดขายรถยนต์ไฟฟ้ากำลังเพิ่มขึ้นทุกปีอย่างที่เราคาดหวัง แม้ว่าจะยังห่างไกลจากการบรรลุเป้าหมายด้านสภาพภูมิอากาศก็ตาม แต่เรายังคงสามารถเชื่อในแง่ดีเกี่ยวกับการคาดการณ์ข้อมูลนี้ได้ - ภายในปี 2573 จำนวนรถยนต์ไฟฟ้าทั่วโลกคาดว่าจะเกิน 125 ล้านคัน รายงานพบว่าบริษัทที่สำรวจทั่วโลกที่ยังไม่ได้พิจารณาใช้รถยนต์ไฟฟ้ารถยนต์ไฟฟ้า (BEV) นั้น 33% ระบุว่าจำนวนจุดชาร์จสาธารณะเป็นอุปสรรคสำคัญในการบรรลุเป้าหมายนี้ การชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าถือเป็นเรื่องสำคัญเสมอ

การชาร์จ EV พัฒนามาจากความไร้ประสิทธิภาพขั้นสูงสุดที่ชาร์จระดับ 1 ไปที่ที่ชาร์จระดับ 2ซึ่งปัจจุบันพบเห็นได้ทั่วไปในที่พักอาศัยซึ่งทำให้เรามีอิสระและความมั่นใจในการขับขี่มากขึ้น ผู้คนเริ่มมีความคาดหวังที่สูงขึ้นสำหรับการชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า ทั้งกระแสไฟที่สูงขึ้น พลังงานที่มากขึ้น และการชาร์จที่เร็วขึ้นและมีเสถียรภาพมากขึ้น ในบทความนี้ เราจะมาสำรวจการพัฒนาและความก้าวหน้าของการชาร์จ EV แบบเร็วไปพร้อมๆ กัน

ขีดจำกัดอยู่ที่ไหน?

ก่อนอื่น เราต้องเข้าใจความจริงที่ว่าการชาร์จอย่างรวดเร็วนั้นไม่ได้ขึ้นอยู่กับเครื่องชาร์จเท่านั้น ต้องคำนึงถึงการออกแบบทางวิศวกรรมของตัวรถด้วย และความจุและความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่พลังงานก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน ดังนั้นเทคโนโลยีการชาร์จจึงขึ้นอยู่กับการพัฒนาเทคโนโลยีแบตเตอรี่รวมถึงเทคโนโลยีการปรับสมดุลของแบตเตอรี่และปัญหาการทำลายการลดทอนของแบตเตอรี่ลิเธียมที่เกิดจากการชาร์จไฟอย่างรวดเร็ว ซึ่งอาจต้องมีความก้าวหน้าทางนวัตกรรมในระบบจ่ายไฟทั้งหมดของยานพาหนะไฟฟ้า การออกแบบชุดแบตเตอรี่ เซลล์แบตเตอรี่ และแม้แต่วัสดุโมเลกุลของแบตเตอรี่

ประการที่สอง ระบบ BMS ของรถยนต์และระบบการชาร์จของเครื่องชาร์จจำเป็นต้องร่วมมือกันในการตรวจสอบและควบคุมอุณหภูมิของแบตเตอรี่และอุปกรณ์ชาร์จ แรงดันไฟฟ้าในการชาร์จ กระแสไฟ และ SOC ของรถยนต์อย่างต่อเนื่อง ตรวจสอบให้แน่ใจว่าสามารถป้อนกระแสไฟสูงเข้าไปในแบตเตอรี่พลังงานได้อย่างปลอดภัย เสถียร และมีประสิทธิภาพ เพื่อให้อุปกรณ์สามารถทำงานได้อย่างปลอดภัยและเชื่อถือได้โดยไม่มีการสูญเสียความร้อนมากเกินไป

จะเห็นได้ว่าการพัฒนาการชาร์จอย่างรวดเร็วไม่เพียงแต่ต้องอาศัยการพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานการชาร์จเท่านั้น แต่ยังต้องมีความก้าวหน้าทางนวัตกรรมในเทคโนโลยีแบตเตอรี่และการสนับสนุนเทคโนโลยีการส่งและจำหน่ายโครงข่ายไฟฟ้าอีกด้วย นอกจากนี้ยังเป็นความท้าทายอย่างมากต่อเทคโนโลยีการกระจายความร้อน

พลังมากขึ้น กระแสไฟมากขึ้น:เครือข่ายการชาร์จเร็ว DC ขนาดใหญ่

การชาร์จด่วน DC สาธารณะในปัจจุบันใช้ไฟฟ้าแรงสูงและกระแสไฟฟ้าแรงสูง และตลาดยุโรปและอเมริกากำลังเร่งปรับใช้เครือข่ายการชาร์จขนาด 350 กิโลวัตต์ นี่เป็นโอกาสและความท้าทายครั้งใหญ่สำหรับผู้ผลิตอุปกรณ์ชาร์จทั่วโลก โดยกำหนดให้อุปกรณ์ชาร์จสามารถกระจายความร้อนขณะส่งพลังงานได้ และเพื่อให้มั่นใจว่ากองชาร์จสามารถทำงานได้อย่างปลอดภัยและเชื่อถือได้ ดังที่เราทุกคนทราบกันดีว่า การส่งกระแสไฟฟ้าและการสร้างความร้อนมีความสัมพันธ์แบบเอ็กซ์โปเนนเชียลเชิงบวก ดังนั้น นี่จึงเป็นการทดสอบที่ยอดเยี่ยมในด้านความสามารถด้านเทคนิคและนวัตกรรมของผู้ผลิต

เครือข่ายการชาร์จเร็ว DC จำเป็นต้องมีกลไกป้องกันความปลอดภัยหลายประการ ซึ่งสามารถจัดการแบตเตอรี่รถยนต์และอุปกรณ์ชาร์จได้อย่างชาญฉลาดในระหว่างกระบวนการชาร์จ เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยของแบตเตอรี่และอุปกรณ์

นอกจากนี้ เนื่องจากสถานการณ์การใช้งานเครื่องชาร์จสาธารณะ ปลั๊กชาร์จจึงต้องกันน้ำ กันฝุ่น และทนต่อสภาพอากาศได้สูง

ในฐานะผู้ผลิตอุปกรณ์ชาร์จระดับสากลที่มีประสบการณ์ด้านการวิจัยและพัฒนาและการผลิตมากกว่า 16 ปี Workersbee ได้สำรวจแนวโน้มการพัฒนาและความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีของเทคโนโลยีการชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าร่วมกับพันธมิตรชั้นนำของอุตสาหกรรมมานานหลายปี ประสบการณ์การผลิตอันยาวนานและความแข็งแกร่งด้านการวิจัยและพัฒนาของเราทำให้เราสามารถเปิดตัวปลั๊กชาร์จแบบระบายความร้อนด้วยของเหลว CCS2 รุ่นใหม่ในปีนี้

ใช้การออกแบบโครงสร้างแบบรวมและตัวกลางการทำความเย็นด้วยของเหลวสามารถเป็นการระบายความร้อนด้วยน้ำมันหรือระบายความร้อนด้วยน้ำ ปั๊มอิเล็กทรอนิกส์จะขับเคลื่อนสารหล่อเย็นให้ไหลเข้าไปในปลั๊กชาร์จ และนำความร้อนที่เกิดจากผลกระทบด้านความร้อนของกระแสไฟฟ้าออกไป เพื่อให้สายเคเบิลพื้นที่หน้าตัดขนาดเล็กสามารถส่งกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่และควบคุมอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ นับตั้งแต่เปิดตัวผลิตภัณฑ์ ผลตอบรับของตลาดก็ดีเยี่ยมและได้รับการยกย่องอย่างเป็นเอกฉันท์จากผู้ผลิตอุปกรณ์ชาร์จที่มีชื่อเสียง นอกจากนี้เรายังรวบรวมความคิดเห็นของลูกค้า เพิ่มประสิทธิภาพผลิตภัณฑ์อย่างต่อเนื่อง และมุ่งมั่นที่จะเพิ่มพลังให้กับตลาดมากขึ้น

ปัจจุบัน Supercharger ของ Tesla มีบทบาทอย่างมากในเครือข่ายการชาร์จแบบเร็ว DC ในตลาดการชาร์จ EV ปัจจุบันซูเปอร์ชาร์จเจอร์ V4 เจเนอเรชันใหม่มีกำลังจำกัดอยู่ที่ 250 กิโลวัตต์ แต่จะแสดงความเร็วระเบิดที่สูงขึ้นเมื่อกำลังเพิ่มขึ้นเป็น 350 กิโลวัตต์ ซึ่งสามารถเพิ่มระยะทางได้ 115 ไมล์ในเวลาเพียงห้านาที

ข้อมูลรายงานที่เผยแพร่โดยแผนกการขนส่งของหลายประเทศแสดงให้เห็นว่าการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากภาคการขนส่งคิดเป็นประมาณ 1/4 ของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกทั้งหมดของประเทศ ซึ่งรวมถึงไม่เพียงแต่รถยนต์โดยสารขนาดเล็กเท่านั้น แต่ยังรวมไปถึงรถบรรทุกสำหรับงานหนักด้วย การลดคาร์บอนในอุตสาหกรรมรถบรรทุกมีความสำคัญและท้าทายมากขึ้นในการปรับปรุงสภาพภูมิอากาศ สำหรับการชาร์จรถบรรทุกหนักไฟฟ้า อุตสาหกรรมได้เสนอระบบการชาร์จระดับเมกะวัตต์ Kempower ได้ประกาศเปิดตัวอุปกรณ์ชาร์จ DC ความเร็วสูงพิเศษสูงสุด 1.2 MW และมีแผนจะใช้ในสหราชอาณาจักรในช่วงไตรมาสแรกของปี 2567

ก่อนหน้านี้ DOE ของสหรัฐอเมริกาได้เสนอมาตรฐาน XFC สำหรับการชาร์จที่รวดเร็วเป็นพิเศษ โดยเรียกว่าเป็นความท้าทายสำคัญที่ต้องเอาชนะเพื่อให้เกิดการนำรถยนต์ไฟฟ้ามาใช้ในวงกว้าง เป็นชุดเทคโนโลยีที่เป็นระบบครบวงจร ทั้งแบตเตอรี่ ยานพาหนะ และอุปกรณ์ชาร์จ การชาร์จสามารถทำได้ภายใน 15 นาทีหรือน้อยกว่า เพื่อให้สามารถแข่งขันกับเวลาเติมเชื้อเพลิงของ ICE ได้

แลกเปลี่ยน-เรียกเก็บเงินแล้ว-สถานีสลับพาวเวอร์

นอกเหนือจากการเร่งสร้างสถานีชาร์จแล้ว สถานีสลับพลังงานแบบ "swap and go" ยังได้รับความสนใจอย่างมากในระบบการเติมพลังงานอย่างรวดเร็ว ท้ายที่สุดแล้ว ใช้เวลาเพียงไม่กี่นาทีในการเปลี่ยนแบตเตอรี่ให้เสร็จสิ้น วิ่งโดยใช้แบตเตอรี่เต็ม และชาร์จได้เร็วกว่ารถยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิง นี่เป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้นมากและจะดึงดูดบริษัทหลายแห่งให้เข้ามาลงทุนได้โดยธรรมชาติ

บริการ NIO Power Swap-เปิดตัวโดยผู้ผลิตรถยนต์ NIO สามารถเปลี่ยนแบตเตอรี่ที่ชาร์จเต็มโดยอัตโนมัติใน 3 นาที การเปลี่ยนทุกครั้งจะตรวจสอบแบตเตอรี่และระบบไฟฟ้าโดยอัตโนมัติ เพื่อให้รถและแบตเตอรี่อยู่ในสภาพที่ดีที่สุด

สิ่งนี้ฟังดูค่อนข้างน่าดึงดูด และดูเหมือนว่าเราจะเห็นความไร้รอยต่อระหว่างแบตเตอรี่ต่ำและแบตเตอรี่ที่ชาร์จเต็มแล้วในอนาคต แต่ความจริงก็คือมีผู้ผลิต EV มากเกินไปในตลาด และผู้ผลิตส่วนใหญ่มีข้อกำหนดและประสิทธิภาพแบตเตอรี่ที่แตกต่างกัน เนื่องจากปัจจัยต่างๆ เช่น การแข่งขันในตลาดและอุปสรรคทางเทคนิค จึงเป็นเรื่องยากสำหรับเราที่จะรวมแบตเตอรี่ของ EV ทั้งหมดหรือยี่ห้อส่วนใหญ่เข้าด้วยกัน เพื่อให้ขนาด ข้อมูลจำเพาะ ประสิทธิภาพ ฯลฯ มีความสอดคล้องกันอย่างสมบูรณ์และสามารถสลับระหว่างกันได้ นี่ยังกลายเป็นข้อจำกัดที่ใหญ่ที่สุดในการประหยัดค่าใช้จ่ายของสถานีสลับพลังงานอีกด้วย

บนท้องถนน: การชาร์จแบบไร้สาย

เช่นเดียวกับเส้นทางการพัฒนาเทคโนโลยีการชาร์จโทรศัพท์มือถือ การชาร์จแบบไร้สายก็เป็นทิศทางการพัฒนาของยานพาหนะไฟฟ้าเช่นกัน ส่วนใหญ่ใช้การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าและการสะท้อนแม่เหล็กเพื่อส่งพลังงาน แปลงพลังงานให้เป็นสนามแม่เหล็ก จากนั้นรับและจัดเก็บพลังงานผ่านอุปกรณ์รับของยานพาหนะ ความเร็วในการชาร์จจะไม่เร็วเกินไปแต่สามารถชาร์จได้ในขณะขับรถซึ่งถือได้ว่าช่วยลดความวิตกกังวลในระยะไกลได้

เมื่อเร็วๆ นี้ Electreon ได้เปิดตัวถนนไฟฟ้าอย่างเป็นทางการในรัฐมิชิแกน สหรัฐอเมริกา และจะได้รับการทดสอบอย่างกว้างขวางในต้นปี 2567 ช่วยให้รถยนต์ไฟฟ้าที่ขับหรือจอดอยู่ตามถนนสามารถชาร์จแบตเตอรี่ได้โดยไม่ต้องเสียบปลั๊ก โดยเริ่มแรกยาวสี่สิบไมล์ และจะขยายเป็น ไมล์. การพัฒนาเทคโนโลยีนี้ยังช่วยกระตุ้นระบบนิเวศมือถืออย่างมาก แต่ต้องมีการก่อสร้างโครงสร้างพื้นฐานที่สูงมากและงานวิศวกรรมจำนวนมาก

ความท้าทายเพิ่มเติม

เมื่อมี EVs เข้ามามากขึ้น-มีการสร้างเครือข่ายการชาร์จเพิ่มมากขึ้น และจำเป็นต้องจ่ายกระแสไฟให้มากขึ้น ซึ่งหมายความว่าจะมีแรงกดดันต่อโหลดบนโครงข่ายไฟฟ้ามากขึ้น ไม่ว่าจะเป็นพลังงาน การผลิตไฟฟ้า หรือการส่งและจำหน่ายพลังงาน เราจะเผชิญกับความท้าทายที่ยิ่งใหญ่

ประการแรก จากมุมมองมหภาคทั่วโลก การพัฒนาระบบกักเก็บพลังงานยังคงเป็นแนวโน้มสำคัญ ในเวลาเดียวกัน ยังจำเป็นต้องเร่งการใช้งานทางเทคนิคและโครงร่างของ V2X เพื่อให้พลังงานสามารถไหลเวียนได้อย่างมีประสิทธิภาพในทุกจุดเชื่อมต่อ

ประการที่สอง ใช้ปัญญาประดิษฐ์และเทคโนโลยีข้อมูลขนาดใหญ่เพื่อสร้างกริดอัจฉริยะและปรับปรุงความน่าเชื่อถือของกริด วิเคราะห์และจัดการความต้องการการชาร์จของรถยนต์ไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพ และแนะนำการชาร์จตามช่วงเวลา ไม่เพียงแต่สามารถลดความเสี่ยงของผลกระทบต่อโครงข่ายไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังช่วยลดค่าไฟฟ้าของเจ้าของรถอีกด้วย

ประการที่สาม แม้ว่าแรงกดดันทางนโยบายจะใช้ได้ผลในทางทฤษฎี แต่วิธีการนำไปปฏิบัติมีความสำคัญมากกว่า ก่อนหน้านี้ทำเนียบขาวอ้างว่าลงทุน 7.5 พันล้านดอลลาร์ในการก่อสร้างสถานีชาร์จ แต่แทบไม่มีความคืบหน้าเลย เหตุผลก็คือ เป็นการยากที่จะจับคู่ข้อกำหนดเงินอุดหนุนในนโยบายกับประสิทธิภาพของสิ่งอำนวยความสะดวก และแรงผลักดันผลกำไรของผู้รับเหมายังห่างไกลจากการเปิดใช้งาน

ในที่สุด ผู้ผลิตรถยนต์รายใหญ่กำลังทำงานเกี่ยวกับการชาร์จแบบเร็วสุดแรงแรงดันสูง ในด้านหนึ่ง พวกเขาจะใช้เทคโนโลยีไฟฟ้าแรงสูง 800V และในทางกลับกัน พวกเขาจะอัพเกรดเทคโนโลยีแบตเตอรี่และเทคโนโลยีระบายความร้อนอย่างมีนัยสำคัญ เพื่อให้ได้การชาร์จที่รวดเร็วเป็นพิเศษเพียง 10-15 นาที อุตสาหกรรมทั้งหมดจะเผชิญกับความท้าทายครั้งใหญ่

เทคโนโลยีการชาร์จเร็วที่แตกต่างกันนั้นเหมาะสมกับโอกาสและความต้องการที่แตกต่างกัน และวิธีการชาร์จแต่ละวิธีก็มีข้อบกพร่องที่ชัดเจนเช่นกัน เครื่องชาร์จแบบสามเฟสสำหรับการชาร์จอย่างรวดเร็วที่บ้าน การชาร์จแบบเร็ว DC สำหรับทางเดินความเร็วสูง การชาร์จแบบไร้สายสำหรับสถานะการขับขี่ และสถานีสลับพลังงานสำหรับการสลับแบตเตอรี่อย่างรวดเร็ว ในขณะที่เทคโนโลยีรถยนต์ไฟฟ้ามีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง เทคโนโลยีการชาร์จเร็วก็จะได้รับการปรับปรุงและก้าวหน้าต่อไป เมื่อแพลตฟอร์ม 800V ได้รับความนิยม อุปกรณ์ชาร์จที่มีกำลังไฟสูงกว่า 400 กิโลวัตต์ก็จะมีมากมาย และความกังวลเกี่ยวกับยานพาหนะไฟฟ้าหลายประเภทจะค่อยๆ หมดไปด้วยอุปกรณ์ที่เชื่อถือได้เหล่านี้ Workersbee ยินดีที่จะทำงานร่วมกับพันธมิตรในอุตสาหกรรมทั้งหมดเพื่อสร้างอนาคตสีเขียว!