電気自動車の販売は、私たちの予想どおり年々増加していますが、気候目標の達成にはまだ程遠いです。しかし、このデータ予測をまだ楽観的に信じることができます。2030 年までに、世界中の EV の台数は 1 億 2,500 万台を超えると予想されます。報告書によると、世界中で調査対象となったBEVの使用をまだ検討していない企業のうち、33%が、この目標を達成するための大きな障壁として公共充電ポイントの数を挙げていることが判明した。電気自動車の充電は常に大きな関心事です。
超非効率な充電から進化したEV充電レベル1充電器 にレベル2充電器今では住宅でも一般的になり、運転時により自由と自信を与えてくれます。人々は、EV の充電に対する期待を高め始めています。つまり、より高い電流、より大きな電力、より高速で安定した充電です。この記事では、EV 急速充電の開発と進歩について一緒に探っていきます。
限界はどこにあるのか?
まず第一に、急速充電の実現は充電器だけに依存しているわけではないという事実を理解する必要があります。車両自体の工学設計を考慮する必要があり、パワーバッテリーの容量とエネルギー密度も同様に重要です。したがって、充電技術も、バッテリーパックのバランシング技術や、急速充電によるリチウムバッテリーの電気めっきの減衰を突破する問題など、バッテリー技術の発展の対象となります。これには、電気自動車の電源システム全体、バッテリーパックの設計、バッテリーセル、さらにはバッテリー分子材料の革新的な進歩が必要になる可能性があります。
次に、車両の BMS システムと充電器の充電システムが連携して、バッテリーと充電器の温度、充電電圧、電流、車両の SOC を常に監視および制御する必要があります。パワーバッテリーに大電流を安全、安定、効率よく入力できることを確保し、過剰な熱損失なく機器が安全かつ確実に動作できるようにします。
急速充電の開発には、充電インフラの開発が必要なだけでなく、バッテリー技術の革新的なブレークスルーと電力網の送配電技術のサポートも必要であることがわかります。また、放熱技術にも大きな課題をもたらします。
より多くの電力、より多くの電流:大規模な DC 急速充電ネットワーク
現在の公共の DC 急速充電は高電圧と大電流を使用しており、ヨーロッパとアメリカの市場では 350kw の充電ネットワークの展開が加速しています。これは世界中の充電機器メーカーにとって大きなチャンスであり、課題でもあります。充電設備には、電力伝送中に熱を放散でき、充電パイルが安全かつ確実に動作できることが必要です。誰もが知っているように、電流伝達と発熱の間には正の指数関数的な関係があるため、これはメーカーの技術的蓄積とイノベーション能力を試す素晴らしいテストとなります。
DC 急速充電ネットワークには、充電プロセス中に車のバッテリーと充電器をインテリジェントに管理して、バッテリーと機器の安全性を確保できる複数の安全保護メカニズムを提供する必要があります。
また、公共の充電器の使用シーンから、充電プラグには防水・防塵・高耐候性が求められます。
16 年以上の研究開発と生産の経験を持つ国際的な充電機器メーカーとして、Workersbee は業界をリードするパートナーと長年にわたり電気自動車充電技術の開発トレンドと技術的進歩を模索してきました。弊社の豊富な生産経験と強力な研究開発力により、今年、新世代の CCS2 液冷充電プラグを発売することができました。
一体構造設計を採用しており、液体冷却媒体は油冷または水冷が可能です。電子ポンプは冷却剤を駆動して充電プラグ内を流し、電流の熱影響によって発生する熱を取り除きます。これにより、小さな断面積のケーブルが大電流を流し、温度上昇を効果的に制御できます。製品の発売以来、市場からのフィードバックは素晴らしく、有名な充電機器メーカーから満場一致で賞賛されています。また、当社は引き続き顧客からのフィードバックを積極的に収集し、製品のパフォーマンスを常に最適化し、市場にさらなる活力を注入するよう努めています。
現在、テスラのスーパーチャージャーはEV充電市場のDC急速充電ネットワークにおいて絶対的な発言権を持っています。新世代の V4 スーパーチャージャーは現在 250kW に制限されていますが、出力が 350kW に増加すると、より高いバースト速度を発揮し、わずか 5 分で 115 マイルを追加できるようになります。
多くの国の運輸省が発表した報告データによると、運輸部門からの温室効果ガス排出量は国の総温室効果ガス排出量の約 4 分の 1 を占めています。軽乗用車だけでなく大型トラックも対象となります。トラック運送業界の脱炭素化は気候改善にとってさらに重要かつ課題です。電気大型トラックの充電に関して、業界はメガワットレベルの充電システムを提案しています。 Kempower は、最大 1.2 MW の超高速 DC 充電装置の発売を発表し、2024 年の第 1 四半期に英国での使用を開始する予定です。
米国エネルギー省は以前、超高速充電のための XFC 標準を提案し、電気自動車の普及を達成するために克服しなければならない重要な課題であると主張しました。バッテリー、車両、充電設備を含む体系的なテクノロジーの完全なセットです。充電時間は15分以内で完了し、ICEの給油時間に匹敵します。
スワップ、充電済み：パワースワップステーション
充電ステーションの建設を加速することに加えて、「スワップ・アンド・ゴー」パワー・スワップ・ステーションも、急速なエネルギー補充システムにおいて大きな注目を集めています。結局のところ、バッテリーの交換が完了し、フルバッテリーで走行し、燃料車よりも早く充電できるまでにかかる時間はわずか数分です。これは非常にエキサイティングなことであり、当然多くの企業が投資するようになるでしょう。
NIO パワー スワップ サービス、自動車メーカー NIO が発売したバッテリーは、フル充電されたバッテリーを 3 分で自動的に交換できます。交換のたびにバッテリーと電源システムが自動的にチェックされ、車両とバッテリーを最良の状態に保ちます。
これは非常に魅力的に聞こえますが、将来的には、バッテリー残量が少ない状態と完全に充電されたバッテリーの間のシームレスな状態がすでに実現できるようです。しかし実際には、市場にはあまりにも多くのEVメーカーがあり、ほとんどのメーカーはバッテリーの仕様や性能が異なります。市場競争や技術的障壁などの要因により、すべての、あるいはほとんどのブランドのEVのバッテリーを統一して、サイズ、仕様、性能などが完全に一致し、相互に切り替えられるようにすることは困難です。これは、電力交換所の経済化に対する最大の制約にもなっている。
外出先: ワイヤレス充電
携帯電話の充電技術の発展と同様に、ワイヤレス充電も電気自動車の発展の方向性です。主に電磁誘導と磁気共鳴を利用して電力を伝送し、電力を磁場に変換し、車両の受電装置を介して電力を受信して蓄電します。充電速度はそれほど速くありませんが、走行中でも充電できるため、航続距離の不安も軽減されると考えられます。
Electreon は最近、米国ミシガン州で電化道路を正式に開通し、2024 年初頭に大規模なテストが行われる予定です。これにより、電気自動車が道路沿いを走行または駐車していても、プラグに接続せずにバッテリーを充電できるようになります。当初は 400 メートルの長さでしたが、今後は 400 メートルまで延長される予定です。マイル。この技術の発展により、モバイルエコシステムも大きく活性化しましたが、非常に高度なインフラ構築と膨大なエンジニアリング作業が必要となります。
さらなる挑戦
より多くのEVが流入すると、より多くの充電ネットワークが確立され、より多くの電流を出力する必要があるため、電力網に対する負荷圧力がより強くなります。エネルギーであれ、発電であれ、送配電であれ、私たちは大きな課題に直面するでしょう。
まず、世界的なマクロの観点から見ると、エネルギー貯蔵の開発は依然として大きなトレンドです。同時に、エネルギーがすべてのリンクで効率的に循環できるように、V2X の技術的な実装とレイアウトを加速することも必要です。
第二に、人工知能とビッグデータ技術を使用してスマートグリッドを確立し、グリッドの信頼性を向上させます。電気自動車の充電需要を分析して効果的に管理し、期間ごとに充電をガイドします。送電網への影響のリスクを軽減できるだけでなく、自動車所有者の電気代も削減できます。
第三に、政策圧力は理論的には機能しますが、それがどのように実行されるかがより重要です。ホワイトハウスは以前、充電ステーションの建設に75億ドルを投資すると主張していたが、ほとんど進展がなかった。その理由は、政策上の補助金要件と施設の性能を一致させることが難しく、請負業者の利益追求が活性化するには程遠いからである。
最後に、大手自動車メーカーは高電圧超急速充電に取り組んでいます。 800Vの高電圧技術を採用する一方で、バッテリー技術と冷却技術を大幅にアップグレードして10～15分の超急速充電を実現する。業界全体が大きな課題に直面することになる。
さまざまな急速充電テクノロジーがさまざまな場面やニーズに適していますが、それぞれの充電方法には明らかな欠点もあります。家庭での急速充電用の三相充電器、高速廊下用の DC 急速充電、走行状態に応じたワイヤレス充電、およびバッテリーを素早く交換するためのパワー スワップ ステーション。電気自動車技術が発展し続けるにつれて、急速充電技術も改善され、進歩し続けるでしょう。 800Vプラットフォームが普及すると、400kwを超える充電設備が多数登場し、電気自動車の航続距離に対する不安は、こうした信頼性の高い機器によって徐々に解消されることになるでしょう。 Workersbee は、すべての業界パートナーと協力して、環境に優しい未来を創造していきたいと考えています。
投稿日時: 2023 年 12 月 19 日