सुपरचार्जिंग की आवश्यकताओं के लिए वाहन-साइड अपग्रेड विधियों का परिचय

ओवरचार्जिंग मोड में, कार के लिए कुछ कड़ी मांगें भी हैं। वाहन के घटकों की दृष्टि से, वाहन बैटरी वोल्टेज को 450V से 950V या उससे अधिक बढ़ा दिया गया है, और चार्जिंग और वितरण सिस्टम, इलेक्ट्रिक ड्राइव सिस्टम, बैटरी सिस्टम और थर्मल प्रबंधन सिस्टम में सभी महत्वपूर्ण परिवर्तन हुए हैं। उच्च वोल्टेज संप्रेषण करने से कंप्रेसर, PTCs और मोटर ड्राइव MCUs की लागत बढ़ जाएगी। अधिक पक्षीय 2C और 400V तेज चार्जिंग सिस्टमों की तुलना में, 950V वोल्टेज प्लेटफ़ॉर्म की लागत 450V वोल्टेज प्लेटफ़ॉर्म की तुलना में लगभग 6,500 युआन बढ़ जाती है। भविष्य में, घरेलू और विदेशी OEMs मध्य से उच्च-स्तरीय मॉडल में 800V और उससे ऊपर के उच्च वोल्टेज प्लेटफ़ॉर्म के आवेदन पर प्राथमिकता देंगे ताकि वे विभिन्नता वाद कर सकें। दीर्घकालिक दृष्टि से, जैसे ही SiC और तेज चार्जिंग बैटरी जैसे मूल घटकों की लागत कम होती है, मध्य से लो एंड मॉडल्स के लिए भी तेज चार्जिंग की मांग होती है, और 800V और उससे ऊपर के विद्युत वाहनों को अपग्रेड करने के लिए एक दीर्घकालिक प्रवृत्ति है।

450V वोल्टेज प्लेटफ़ॉर्म की तुलना में, एक ही पैक शक्ति के आधार पर, 950V प्लेटफ़ॉर्म को बढ़ाकर बैटरी सेलों की संख्या को बढ़ाकर और एक एकल बैटरी सेल क्षमता को कम करके प्राप्त किया जाता है। बैटरी सेलों में अंतर होने की स्थिति होने पर, बैटरी की जीवनकाल कम हो जाएगा। इसके प्रभाव से, 800V बैटरी सिस्टम ने सेल उत्पादन प्रौद्योगिकी और संगतता के लिए अपनी मांग बढ़ा दी है। सेल स्ट्रिंग की संख्या बढ़ने से, बैटरी संगतता प्रबंधन की कठिनाई बढ़ जाती है। वाहन के मुख्य चिप, सैंपलिंग चिप और उच्च और निम्न वोल्टेज सर्किट के बीच संचार विलयन चिप जैसे घटक और कनेक्टर को फिर से चुनना होता है। साथ ही, तेज चार्जिंग के दौरान उत्पन्न गर्मी की बड़ी मात्रा के कारण, थर्मल रनअवे का जोखिम बढ़ जाता है, इसलिए प्रभावी मॉनिटरिंग और पहले ही चेतावनी की आवश्यकता है।

धीमी चार्जिंग प्रौद्योगिकी में, क्योंकि बाह्य सर्किट में धरा छोटी होती है, इस समय, आंतरिक सर्किट में आयनों और इलेक्ट्रॉन के प्रतिक्रिया बाह्य सर्किट में इलेक्ट्रॉन की गति के अनुरूप अनुकूल हो जाती है। इस परिस्थिति में, दो धराओं का अंतर लगभग संतुलित होता है जैसे संतुलनीय पोटेंशियल। तेज चार्जिंग एप्लिकेशन में, लिथियम आयन तेजी से सक्रिय इलेक्ट्रोड से गिर जाते हैं, जिससे बैटरी के अंदर लिथियम आयन की अत्यधिक घनत्व होती है। लिथियम आयन की अचानक वृद्धि से बैटरी के अंदर सक्रिय कणों के बीच तनाव असंगति होती है। जब यह तनाव एक सीमा तक पहुंचता है, तो यह सक्रिय कणों को टूटने और नुकसान पहुंचाने का कारण बनता है, जिससे न केवल शक्ति बैटरी का जीवनकाल कम होता है, बल्कि इसकी आंतरिक प्रतिरोधता भी बढ़ जाती है। बैटरी की आंतरिक प्रतिरोधता बढ़ने से, आयनों और इलेक्ट्रॉन की गति आंतरिक सर्किट में धीमी हो जाती है। इसी समय, दोनों के बीच न्यूट्रलीकरण की गति इलेक्ट्रॉन की बाह्य सर्किट में गति के साथ कदम नहीं रख पाती है। इस 'बाह्य में तेज लेकिन अंदर में धीमा' कार्रवाई के तहत, इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रोड पर जमा होने लगते हैं, जिससे इलेक्ट्रोड पोटेंशियल संतुलनीय पोटेंशियल से भिन्न हो जाता है, जिसे सामान्यत: पोलराइजेशन के रूप में जाना जाता है।

पोलराइजेशन घटनाओं का संचयन नकारात्मक इलेक्ट्रोड में समस्याएं जैसे कि लिथियम निकासी, क्षमता हानि, और गर्मी उत्पन्न करता है, जो तेज चार्जिंग के विकास की सीमा लगाता है। वर्तमान में, तीन लक्षित समाधान हैं: द्वितीय ग्रैन्यूलेशन, सतह कार्बन परत, और सिलिकॉन-कार्बन नकारात्मक इलेक्ट्रोड।

निर्वाहक योग्य योजकों का कार्य यह है कि सक्रिय सामग्रियों और सक्रिय सामग्रियों और वर्तमान संग्रहकों के बीच माइक्रोकरंट्स को एकत्र करें ताकि इलेक्ट्रोड की संपर्क प्रतिरोध को कम करें और इलेक्ट्रॉन की गति को तेज करें। वर्तमान में, कार्बन आधारित योगक ग्राफाइट, कार्बन काला, कटा कार्बन फाइबर, कार्बन नैनोट्यूब्स और ग्रेफीन में विभाजित किया जा सकता है। कार्बन काले और कार्बन नैनोट्यूब्स के साथ योगित योगक उपयोग का सबसे आदर्श रूप है। GGII डेटा के अनुसार, 2021 में, कार्बन काला बैटरी योगक का लगभग 60% भारत का हिस्सा है, कार्बन नैनोट्यूब्स का हिस्सा 27% है, ग्रेफीन और विद्युत ग्रेफाइट का हिस्सा एक समान 8% और 4% है।

GGII की गणना के अनुसार, कंडक्टिव कार्बन ब्लैक जैसे पारंपरिक कार्बन काले नेताओं का जोड़ने की मात्रा कैथोड सामग्री के वजन का लगभग 3% है, जबकि कार्बन नैनोट्यूब्स और ग्रेफीन जैसे नए कांडक्टिव एजेंट्स की जोड़ने की मात्रा को 0.8%-1.5% तक कम किया गया है। इलेक्ट्रोड में कांडक्टिव एजेंट का काम इलेक्ट्रॉन्स को चलने के लिए एक चैनल प्रदान करना है। यदि कांडक्टिव एजेंट की सामग्री उपयुक्त है, तो उच्च डिस्चार्ज क्षमता और बेहतर सायकिल प्रदर्शन प्राप्त किया जा सकता है। यदि मात्रा बहुत कम है, तो इलेक्ट्रॉनों के लिए कुछ कांडक्टिव चैनल नहीं होगा, जो बड़े धारा में चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के लिए उपयुक्त नहीं है; यदि यह बहुत अधिक है, तो तब सक्रिय सामग्रियों की अनुपातिक मात्रा कम हो जाती है और बैटरी क्षमता कम हो जाती है। चार्जिंग दर बढ़ने पर, उच्च चालकता वाले कांडक्टिव कार्बन ब्लैक सामग्रियों का उपयोग किया जाना चाहिए। तेज चार्जिंग प्रदर्शन को पूरा करने के लिए, पॉजिटिव और नेगेटिव इलेक्ट्रोड में जोड़े गए कांडक्टिव एजेंट का अनुपात और बढ़ा दिया जाएगा। 4C के तहत, 1GWh कांडक्टिव कार्बन ब्लैक की मांग 2C की तुलना में लगभग 35% बढ़ जाएगी। वर्तमान कलेक्टर की कार्बन कोटिंग भी कांडक्टिव कार्बन ब्लैक की मांग बढ़ाएगी।

अधिकांश मौजूदा शक्ति उपकरण सिलिकॉन सेमीकंडक्टर सामग्रियों पर आधारित हैं। सिलिकॉन सामग्रियों की भौतिक गुणों की सीमाओं के कारण, उपकरणों की ऊर्जा कुशलता और प्रदर्शन धीरे-धीरे अपनी सीमाओं तक पहुंच गए हैं, जिससे इलेक्ट्रिकल ऊर्जा एप्लिकेशन्स के लिए तेजी से बढ़ती और बदलती नई मांगों को पूरा करना मुश्किल हो गया है। उच्च वोल्टेज प्रतिरोध, उच्च तापमान प्रतिरोध, कम लॉस और अन्य गुणों के साथ, सिलिकॉन कार्बाइड पावर डिवाइस शक्ति इलेक्ट्रॉनिक सिस्टमों की उच्च कुशलता, मिनियट्यूराइजेशन और हल्कापन आवश्यकताओं को पूरा कर सकते हैं। सामान विनिर्देशों के साथ सिलिकॉन पर आधारित MOSFETs की तुलना में, सिलिकॉन कार्बाइड पर आधारित MOSFETs का आकार मूल का 1/10 तक कम किया जा सकता है, और ऑन-रेसिस्टेंस को कम से कम मूल का 1/100 तक कम किया जा सकता है। सामान विनिर्देशों के साथ सिलिकॉन पर आधारित IGBTs की तुलना में, सिलिकॉन कार्बाइड पर आधारित MOSFETs का कुल ऊर्जा हानि को 70% तक कम किया जा सकता है। SiC की उच्च कुशलता और छोटा आकार विद्युत वाहनों की यात्रा की दूरी, तेज चार्जिंग, और हल्कापन की आवश्यकताओं को सही ढंग से हल करता है।

पारंपरिक ईंधन वाहनों में शक्ति सेमीकंडक्टरों का मूल्य प्रति वाहन 88 डॉलर है, जबकि पूर्ण इलेक्ट्रिक वाहनों में शक्ति सेमीकंडक्टरों का मूल्य 350 डॉलर या उससे भी अधिक होता है। आगामी इलेक्ट्रिक इंटेलिजेंस का गहराना शक्ति सेमीकंडक्टरों की सामग्री में जारी वृद्धि को उत्तेजित करने की उम्मीद है; आर्थिक दृष्टिकोण से, SiC के बड़े पैमाने पर उपयोग के साथ, SiC डिवाइस की कीमत IGBTs की तुलना में लगभग 2 गुना होने की उम्मीद है। यदि माना जाए कि 70% शक्ति सेमीकंडक्टर पूरी तरह से SiC द्वारा प्रतिस्थापित किए जाते हैं, तो एक बाइक की मूल्य 2450 युआन से लगभग 4,000 युआन तक बढ़ जाएगा। दूसरी ओर, वाहन स्तर पर SiC नेड्क दक्षता को 3% बढ़ाता है। 100kwh मॉडल के लिए, विनिर्धित शक्ति को समान मान द्वारा 2-3kwh तक कम किया जाता है, जिससे आंशिक हेजिंग लागतों में लगभग 2,000 युआन की बचत होती है। भविष्य में, वितरण क्षमता के विस्तार के साथ डिल्यूशन तय हो जाएगा। लागत और प्रौद्योगिकी प्रगति ने यील्ड्स को सुधारा है, और लागत तेजी से घटेगी, SiC वाहन लागत समानता के बिंदु को उत्तेजित करेगी, SiC उच्च-वोल्टेज मॉडलों को आर्थिक मॉडलों तक तेजी से बढ़ावा देगी, और 800V की पेनेट्रेशन दर को बढ़ाएगी।