快充技術(shù)
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2021-10-29
快充技術(shù)的實(shí)例教程
未來快充的發(fā)展
如今，電池技術(shù)發(fā)展受到阻礙，我們也不知道什么時候石墨烯超級電池才能正式商用，而快充技術(shù)無論是未來還是現(xiàn)在，都是解決手機(jī)續(xù)航問題的一個有效解決方案。
而我們可以看到，即使是目前快充技術(shù)高速發(fā)展，但卻又呈現(xiàn)出一種現(xiàn)象：自家都在研發(fā)屬于自己的快充技術(shù)，并應(yīng)用于自家的產(chǎn)品上，可以說，每一家都有屬于自己快充標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致目前的快充功能無法做到大統(tǒng)一，也無法做到真正一個充電器即可滿足所有數(shù)碼設(shè)備快充需求。
從目前的快充市場來看，高電壓恒電流的快充模式被普遍廠商所接受，無論是高通QC還是聯(lián)發(fā)科的PE都采用著這樣的方案，但是這樣的方案帶來的安全隱患也比較大。
相比之下，高電流恒定電壓的模式，顯得更加安全。然而，從技術(shù)發(fā)展的趨勢來看，PD所倡導(dǎo)的大統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)是未來的發(fā)展趨勢。從體驗(yàn)上看，快充的大統(tǒng)一明顯是當(dāng)前消費(fèi)者的需求。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，USB-IF組織的會員就已多達(dá)1020家，除了蘋果外，還包括主流的華為、三星和XiaoMi等手機(jī)廠商。相信在蘋果手機(jī)的帶領(lǐng)下，PD快充大一統(tǒng)無疑已是行業(yè)趨勢。
此外，快充領(lǐng)域還有一項(xiàng)新的技術(shù)正在快速的崛起——無線快充技術(shù)。
從iPhone、三星、華為各大手機(jī)對無線充電的支持，再到像愛否科技那樣的硬件廠商也推出了支持快充的無線充電板。有了手機(jī)廠商與硬件廠商的支持，無線快充技術(shù)也很有可能成為未來的主流。
無論是哪種快充技術(shù)，都是奔著解決手機(jī)續(xù)航的問題。我們有理由相信以后的日子，快充技術(shù)會給我們帶來更加安全，更加快速，更加統(tǒng)一的充電體驗(yàn)。
展開 其次，電動車快充技術(shù)也將縮短電池的使用壽命。如今，許多地方安裝了50 kW、150 kW乃至350 kW的直流快速充電站，充電時間可縮短至20分鐘，但充電過程中的熱量會導(dǎo)致電池陽極與陰極發(fā)生分解反應(yīng)（decomposition）。當(dāng)充電速度提升三倍時，電池的降解速度也將隨之提升。
最后，風(fēng)冷設(shè)備的使用將導(dǎo)致電池降解速率加快。如今，許多車企采用被動式風(fēng)冷系統(tǒng)取代液冷系統(tǒng)，但該類系統(tǒng)會導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)熱，風(fēng)冷導(dǎo)致的降解速度是動態(tài)液冷電池的兩倍。
如今，業(yè)內(nèi)也認(rèn)識到快充技術(shù)相關(guān)的電池發(fā)熱及降解問題，其力圖采用熱管理方案來緩解快充技術(shù)所帶在的電池發(fā)熱問題。奧迪就為其新款e-tron車型配備了蓄電池?zé)峁芾矸桨福员阒С?50-kW快充技術(shù)，而保時捷則計(jì)劃為Taycan推出350-kW快充技術(shù)。
Farid認(rèn)為，大多數(shù)消費(fèi)者期望在8年后才更換其車載電池。顯然，換電池比換車劃算得多。未來，許多電動車車主或許要每隔4-5年換一次電池，但如果購買的是日產(chǎn)、寶馬或雷諾的電動車，其電池更換成本在8000美元左右。
若車主不愿更換電池，將在五年內(nèi)損失車輛轉(zhuǎn)售價值的70%。屆時，電池是電動車唯一一個故障部件，若只更換電池，可以節(jié)省很多錢。（本文圖片選自designnews.com）
展開 如今，快速充電功能目前已經(jīng)成為國產(chǎn)手機(jī)和數(shù)碼產(chǎn)品的標(biāo)配，有些產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)半小時內(nèi)充滿80％電量的快充水平。然而，許多廠家的快充技術(shù)不能互相兼容，接口、協(xié)議、線纜不互通，不僅影響用戶體驗(yàn)，也存在安全隱患。
近日，中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會在北京發(fā)起成立“終端快速充電技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)委員會”，工信部負(fù)責(zé)人表示，將盡快構(gòu)筑統(tǒng)一的以自主技術(shù)為主的快充標(biāo)準(zhǔn)體系。
工信部信息通信管理局一級巡視員王鵬表示：“推動建立兼容統(tǒng)一的快充技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上是勢在必行。不斷健全以自有技術(shù)為核心的快充標(biāo)準(zhǔn)體系，逐步實(shí)現(xiàn)我國智能終端設(shè)備充電標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，減少電子垃圾、助力產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展。我國在2016年就確立了統(tǒng)一手機(jī)充電接口和技術(shù)指標(biāo)的國家標(biāo)準(zhǔn)。目前，工信部已指導(dǎo)制定了《移動終端融合快速充電技術(shù)規(guī)范》《移動終端融合快速充電測試方法》兩項(xiàng)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。”
中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會理事長聞庫表示：“不僅僅是現(xiàn)在的手機(jī)終端，那么跟它相近的呢，還有咱們的平板電腦等等這些中功率的產(chǎn)品，應(yīng)該今后都可以用到這個技術(shù)，使得老百姓在使用這個終端充電的時候，能快速使用到統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的這種充電裝置。”
為什么要推動統(tǒng)一手機(jī)快充標(biāo)準(zhǔn)？
說起快充，相信很多人忽想起“充電5分鐘，通話2小時”這句廣告詞，快充的確能有效幫助用戶緩解智能手機(jī)的用電焦慮。
目前國內(nèi)最快的快充技術(shù)是前幾天iQOO 10 Pro全球首發(fā)時推出的200W超級閃充技術(shù)。據(jù)悉，高速模式下iQOO 10 Pro 5分鐘可以從1％充至60％，10分鐘可以將4700mAh大電池從1％充至100％。
好的技術(shù)固然能給手機(jī)產(chǎn)品帶來更多的亮點(diǎn)，但其中也有一定的限制，眾多國內(nèi)的手機(jī)廠商為了體現(xiàn)差異化優(yōu)勢，每家品牌的快充協(xié)議都是私有的，不能在其他品牌手機(jī)上通用，只能通過PD協(xié)議進(jìn)行20W左右的緩慢充電。
展開 200安培大電流、千瓦級功率輸出——無線快充技術(shù)正以超越有線充電的效率，破解工業(yè)機(jī)器人的續(xù)航瓶頸。
全球AMR充電站市場在2025年預(yù)計(jì)將超過2億美元，并以每年25%以上的速度增長。在這一數(shù)字背后，是工業(yè)領(lǐng)域?qū)Υ蠊β薀o線快充技術(shù)的迫切需求。
01 大功率無線快充的工業(yè)需求
在智能制造的浪潮下，工業(yè)移動機(jī)器人已成為現(xiàn)代工廠、倉儲物流不可或缺的一部分。然而，隨著應(yīng)用場景的不斷擴(kuò)展，傳統(tǒng)充電方式的局限性日益凸顯。
在高吞吐量環(huán)境中，如貨物到人（G2P）或自動存儲檢索系統(tǒng)（AS/RS），機(jī)器人的停機(jī)時間直接制約著整體系統(tǒng)效率。
傳統(tǒng)的插拔式充電不僅需要機(jī)器人中斷作業(yè)，還存在著金屬短路風(fēng)險、機(jī)械壽命有限、精準(zhǔn)對位困難等問題。
對于大型工業(yè)車輛，如堆高機(jī)、電動貨卡和拖車，其電池容量更大，對充電功率的要求也更高。
傳統(tǒng)的低功率充電方式難以滿足這些設(shè)備的快速補(bǔ)電需求，導(dǎo)致設(shè)備利用率低下。
此外，在特殊工業(yè)環(huán)境中，如石油、化工、電力等領(lǐng)域，充電過程中的電火花可能引發(fā)嚴(yán)重安全事故。
而潮濕、多塵的環(huán)境則會加劇充電觸點(diǎn)的老化與接觸不良，增加維護(hù)成本的同時，也降低了系統(tǒng)可靠性。
02 技術(shù)核心：魯渝大功率無線快充解決方案
魯渝能源憑借其磁耦合諧振式無線充電技術(shù)，推出了充電電流高達(dá)200安培以上的工業(yè)級無線快充解決方案，打破了“無線充電等于慢充”的認(rèn)知。
這一技術(shù)突破使得無線充電速度已部分超越了傳統(tǒng)工業(yè)有線充電。
魯渝能源的大功率無線充電系統(tǒng)采用了磁耦合諧振技術(shù)，通過發(fā)射端和接收端之間的磁場共振實(shí)現(xiàn)能量非接觸傳輸。
該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了千瓦級工業(yè)設(shè)備無線充電傳輸效率高達(dá)93%，為工業(yè)場景下的安全可靠供電提供了創(chuàng)新解決方案。
與傳統(tǒng)的感應(yīng)式充電技術(shù)相比，魯渝能源的系統(tǒng)具有更高的傳輸自由度。
展開 今年儲能行業(yè)的特點(diǎn)之一，是國內(nèi)的企業(yè)開始宣布發(fā)展快充技術(shù)和相應(yīng)的內(nèi)容，尤其是這次小鵬的1024，在能源補(bǔ)給端，把快充作為一個主要切入口。如果把8月份同在廣州的埃安快充信息放在一起，有很多相似的地方。只不過現(xiàn)在倒過來了，大部分都更愿意相信小鵬而不是埃安。
▲ 圖1.小鵬在1024發(fā)布的車端、樁端和站端面向快充的考慮
國內(nèi)發(fā)展快充的情況
▲圖2.2021年國內(nèi)主要汽車企業(yè)快充技術(shù)的進(jìn)展
如果我們把所有的次序理一下，大概能得到上面這個圖。
從整體上來看，目前的進(jìn)展分為兩個階段：
第一階段 「 上海車展 」
在上海車展上，比亞迪宣布的E3.0、極氪SEA上宣布的800V系統(tǒng)，這兩個從后續(xù)追蹤來看，更多是宣傳為主。
后面海豚出來是偏向?qū)嵱眯裕婢?000公里和5分鐘快充150km的方案，我們要等到明年才能看到；極氪宣傳800V，實(shí)際交付400V的產(chǎn)品，確實(shí)有點(diǎn)高開低走，不過可以理解：Volvo、極星都是用800V來做高端，可以看作是把2022年的產(chǎn)品強(qiáng)制提前到2021年去宣傳；極狐的話，是大家關(guān)注焦點(diǎn)集中在華為的自動駕駛系統(tǒng)上了，800V快充如果沒有大規(guī)模宣貫和充電網(wǎng)絡(luò)配合，單從車端來宣傳沒有用。
備注：我想插一句，現(xiàn)在智能電動汽車，有點(diǎn)生態(tài)建設(shè)的味道了，單純一個技術(shù)點(diǎn)已經(jīng)很難出位并且獲得大規(guī)模的關(guān)注，800V快充一定是要配套自己的充電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。
我理解比亞迪這個1000公里和5分鐘快充的方案會到新高端品牌上去實(shí)現(xiàn)，所有這個技術(shù)可能會和后續(xù)的品牌發(fā)布結(jié)合。
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全球AMR充電站市場在2025年預(yù)計(jì)將超過2億美元，并以每年25%以上的速度增長。在這一數(shù)字背后，是工業(yè)領(lǐng)域?qū)Υ蠊β薀o線快充技術(shù)的迫切需求。
01 大功率無線快充的工業(yè)需求
在智能制造的浪潮下，工業(yè)移動機(jī)器人已成為現(xiàn)代工廠、倉儲物流不可或缺的一部分。
在智慧物流與智能制造高速發(fā)展的今天，一個200安培以上的大功率無線快充技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，為工業(yè)領(lǐng)域帶來了前所未有的“無線自由”。
磁共振無線充電技術(shù)憑借其無需精確對準(zhǔn)、高效率傳輸及適應(yīng)惡劣環(huán)境的特性，正成為解決工業(yè)移動機(jī)器人續(xù)航痛點(diǎn)的關(guān)鍵方案。
01 行業(yè)痛點(diǎn)：傳統(tǒng)充電的局限性
在工業(yè)4.0和智能制造的推動下，工業(yè)移動機(jī)器人市場呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。
青島魯渝能源研發(fā)的無人駕駛大功率無線充電器，支持大電流200A無線快充技術(shù)，顯著提高了充電效率。
為了實(shí)現(xiàn)高效充電，低速無人駕駛環(huán)衛(wèi)車還需準(zhǔn)確停靠在充電站，確保發(fā)射端與接收端的精準(zhǔn)對齊。這不僅要求車輛具備極高的定位精度，還需要無線充電設(shè)備具有極高的充電自由度。在實(shí)際操作中，任何微小的誤差都可能導(dǎo)致充電效率的大幅下降，甚至無法完成充電。因此，提高充電自由度是一大挑戰(zhàn)。
當(dāng)前電池技術(shù)還不能完全達(dá)到滿足eVTOL對運(yùn)行場景的航程、生命周期、快充技術(shù)和能量密度等技術(shù)要素，電池供應(yīng)商追求高能量密度、高功率密度、快速充電、長循環(huán)壽命和高安全性等多方面平衡，eVTOL主機(jī)廠商開發(fā)人員研發(fā)時需權(quán)衡各種指標(biāo)。
目前，鋰電池技術(shù)相對氫燃料電池技術(shù)更成熟穩(wěn)定，能量密度比最高，絕大多數(shù)制造商采用鋰電池，但鋰電池能量密度的提升需要持續(xù)技術(shù)攻關(guān)。
但“長途出行續(xù)航不夠”和“充電不方便”仍是當(dāng)下新能源汽車消費(fèi)者兩大痛點(diǎn)，為了延長續(xù)航里程，各大廠商紛紛采取加大電池容量的技術(shù)方案，并且提供快充方案能有效的解決充電及續(xù)航焦慮，800V高壓快充技術(shù)由此應(yīng)運(yùn)而生。
據(jù)悉，高質(zhì)量充電網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施未來面臨著兩個趨勢，首先在材料、器件、電池、整車等領(lǐng)域，大功率、高壓快充技術(shù)已經(jīng)成熟，”一秒一公里”的補(bǔ)能速度，使新能源車充電具有加油般的體驗(yàn)成為現(xiàn)實(shí)。其次，超充的協(xié)同發(fā)展與合理布局，將極大推進(jìn)中國新能源車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，也將是中國新能源車轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵。
屆時，配合寧德時代的超快充技術(shù)，電動車10分鐘就可補(bǔ)能400公里，充電續(xù)航焦慮大大降低，對于國內(nèi)電動車的普及推廣，具有極大的帶動效應(yīng)。
當(dāng)然，實(shí)際快充技術(shù)的普及需要充電樁功率和電池充電倍率的同步匹配。
從400V到800V，哪些零部件和元器件需要升級？
快充特性
綜合充電設(shè)施及電池技術(shù)進(jìn)步認(rèn)為:30~45min快充會作為主流技術(shù)需求,10-15min快充會局部研究并應(yīng)用。換電模式主要出現(xiàn)在出租車的運(yùn)營上，目前水平為3-5min快換。
電池成本和尺寸兼容
材料技術(shù)進(jìn)步及規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化、整車能耗降低、梯次利用促進(jìn)電池降本。標(biāo)準(zhǔn)化最大限度減少開發(fā)成本，同時對梯次利用也是一個很重要的基礎(chǔ)。
大功率高壓快充需要兩側(cè)技術(shù)創(chuàng)新。在汽車側(cè)，零部件要高壓化，并保障安全性與供應(yīng)鏈穩(wěn)定。在電力側(cè)，涉及到大功率充電規(guī)模化普及、充電設(shè)備高壓化與成本控制。
所以，電池、充電設(shè)備等都面臨著技術(shù)創(chuàng)新和降成本的挑戰(zhàn)，車側(cè)和充電側(cè)協(xié)同發(fā)展，大功率充電才會走得可持續(xù)。
大功率高壓快充網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)運(yùn)營模式與標(biāo)準(zhǔn)體系需要探討。
