في وضع الشحن الزائد، هناك أيضًا بعض المتطلبات الصارمة لنهاية السيارة. من وجهة نظر مكونات السيارة، زاد جهد بطارية السيارة من 450 فولت إلى 950 فولت أو أعلى، وقد خضعت أنظمة الشحن والتوزيع، ونظام القيادة الكهربائي، ونظام البطارية، ونظام إدارة الحرارة لتغييرات كبيرة. سيزيد الجهد العالي من تكلفة الضواغط و PTCs ووحدات تحكم المحرك. بالمقارنة مع أنظمة الشحن السريع 2C و 400 فولت الأكثر نضوجًا، تزيد تكلفة منصة الجهد 950 فولت بحوالي 6،500 يوان مقارنة بمنصة الجهد 450 فولت. في المستقبل، ستعطي شركات تصنيع السيارات المحلية والأجنبية الأولوية لتطبيق منصات الجهد العالي 800 فولت وما فوق في الطرازات المتوسطة إلى العالية لخلق تنافسية متميزة. على المدى الطويل، مع انخفاض تكلفة المكونات الأساسية مثل SiC وبطاريات الشحن السريع، ستكون هناك طلبات أيضًا للطرازات المتوسطة إلى السفلية للشحن السريع، وهناك اتجاه طويل الأمد لترقية الهندسة الكهربائية إلى 800 فولت وما فوق.
بالمقارنة مع منصة الجهد 450 فولت، تم تحقيق منصة الجهد 950 فولت من خلال زيادة عدد خلايا البطارية في التوالي وتقليل سعة خلية البطارية الواحدة. يزيد عدد البطاريات في التوالي. إذا كانت هناك اختلافات بين البطاريات، سيتم اختصار عمر البطارية. تأثرًا بهذا، زادت نظام البطارية 800 فولت متطلباتها لتكنولوجيا إنتاج الخلايا والاتساق. مع زيادة عدد سلاسل الخلايا، يزداد صعوبة إدارة اتساق البطارية. يجب إعادة اختيار المكونات والموصلات مثل الرقاقة الرئيسية لنظام إدارة البطارية على نهاية السيارة، ورقاقة العينات، ورقاقة العزل بين الدوائر عالية ومنخفضة الجهد. في الوقت نفسه، نظرًا للكمية الكبيرة من الحرارة التي تنشأ أثناء الشحن السريع، يزداد خطر الاندفاع الحراري، لذا يتطلب المراقبة الفعالة والتحذير المبكر.
في تقنية الشحن البطيء، نظرًا لأن التيار في الدائرة الخارجية صغير، فإن سرعة ترحيل الإلكترونات أبطأ. في هذا الوقت، يتكيف تفاعل الأيونات والإلكترونات في الدائرة الداخلية مع سرعة الإلكترونات في الدائرة الخارجية. في هذا البيئة، يكون الفرق في الجهد بين القطبين تقريبًا نفس الجهد التوازني. في تطبيقات الشحن السريع، تتساقط أيونات الليثيوم بسرعة عن القطب الإيجابي، مما يؤدي إلى زيادة هائلة في تركيز أيونات الليثيوم داخل البطارية. يتسبب الزيادة المفاجئة في تركيز أيونات الليثيوم في تسبب عدم توافق الإجهاد بين الجسيمات النشطة داخل البطارية. عندما يصل هذا الإجهاد إلى الحد الأدنى، سيتسبب في كسر الجسيمات النشطة وتلفها، مما يقلل ليس فقط من عمر البطارية، ولكنه يزيد أيضًا من مقاومتها الداخلية. نتيجة لزيادة المقاومة الداخلية للبطارية، تبطئ سرعة ترحيل الأيونات والإلكترونات في الدائرة الداخلية. في الوقت نفسه، لا يمكن لسرعة التعادل بين الاثنين مواكبة سرعة ترحيل الإلكترونات في الدائرة الخارجية. تحت تأثير "سريعة في الخارج وبطيئة في الداخل"، تبدأ الإلكترونات في تراكم عند القطب، مما يتسبب في انحراف الجهد القطبي عن الجهد التوازني، والذي يعرف شائعًا بالتحليل.
تتسبب تراكم ظاهرة التأقلم في مشاكل مثل ترسيب الليثيوم، فقدان السعة، وتوليد الحرارة في القطب السالب، مما يحد من تطوير الشحن السريع. حاليًا، هناك ثلاث حلول مستهدفة: التحبيب الثانوي، وطلاء الكربون السطحي، والقطب السالب من السيليكون-الكربون.
وظيفة الإضافات الكهربائية هي جمع التيارات الدقيقة بين المواد النشطة وبين المواد النشطة وجامعات التيار الحالية لتقليل مقاومة الاتصال للأقطاب وتسريع سرعة حركة الإلكترونات. حاليًا، يمكن تقسيم العوامل الكهربائية على أساس الكربون إلى خمسة أنواع: الجرافيت الكهربائي، والكربون الأسود الكهربائي، وألياف الكربون المقطعة، وأنابيب الكربون، والغرافين. تعتبر الإضافة الكهربائية المركبة مع الكربون الأسود وأنابيب الكربون الشكل الأكثر مثالية للاستخدام. وفقًا لبيانات GGII، في عام 2021، يبلغ حصة الكربون الأسود الكهربائي في وكلاء الطاقة في بلدي ما يصل إلى 60٪، وتبلغ حصة أنابيب الكربون 27٪، وتبلغ حصة الغرافين والجرافيت الكهربائي 8٪ و 4٪ على التوالي.
وفقًا لحسابات GGII، يبلغ مقدار الإضافة لوكلاء الكربون الأسود التقليديين مثل الكربون الأسود الموصل حوالي 3٪ من وزن مادة الكاثود، بينما يتم تقليل مقدار الإضافة لوكلاء الموصلات الجديدة مثل أنابيب الكربون والغرافين إلى 0.8%-1.5%. يقوم دور وكيل الموصل في الكاثود بتوفير قناة لتحرك الإلكترونات. إذا كان محتوى وكيل الموصل مناسبًا، يمكن الحصول على سعة تفريغ أعلى وأداء دورة أفضل. إذا كان المحتوى منخفضًا جدًا، فسيكون هناك قليل من القنوات الموصلة للإلكترونات، مما لا يساعد في الشحن والتفريغ بتيار كبير؛ إذا كان مرتفعًا جدًا، فإن نسبة المواد النشطة المتبقية تقل وتقل سعة البطارية. مع زيادة معدل الشحن، يجب استخدام مواد الكربون الأسود الموصلة ذات التوصيلية العالية. من أجل تلبية أداء الشحن السريع، سيتم زيادة نسبة وكيل الموصل المضاف إلى الكاثود الإيجابي والسالب بشكل أكبر. تحت 4C، ستزيد الطلب على 1GWh من الكربون الأسود الموصل بحوالي 35٪ مقارنة بـ 2C. سيزيد طلاء الكربون لجامعات التيار الحالية أيضًا من الطلب على الكربون الأسود الموصل.
معظم أجهزة الطاقة الحالية تعتمد على مواد السيليكون النصف موصلة. نظرًا لقيود الخصائص الفيزيائية لمواد السيليكون، فإن كفاءة الطاقة وأداء الأجهزة قد اقتربت تدريجيًا من حدودها، مما يجعل من الصعب تلبية المطالب الجديدة المتزايدة والمتغيرة بسرعة لتطبيقات الطاقة الكهربائية. بفضل مقاومته العالية للجهد، ومقاومته للحرارة العالية، وخسارته المنخفضة، يمكن لأجهزة الطاقة بمواد السيليكون الكربيد تلبية بشكل فعال متطلبات الكفاءة العالية، والتصغير، والخفة لأنظمة الإلكترونيات القوية. بالمقارنة مع MOSFETs القائمة على السيليكون من نفس المواصفات، يمكن تقليص حجم MOSFETs القائمة على السيليكون الكربيد بشكل كبير إلى 1/10 من الأصلي، ويمكن تقليل المقاومة على الحال إلى الأقل 1/100 من الأصل. يمكن تقليل الخسارة الكلية لـ MOSFETs القائمة على السيليكون الكربيد بنسبة 70٪ بشكل كبير مقارنة بـ IGBTs القائمة على السيليكون. كفاءة SiC العالية وحجمه الصغير تحل بدقة احتياجات مدى السير للمركبات الكهربائية، والشحن السريع، والخفة.
قيمة الشرائح النصف موصلة في المركبات التقليدية التي تعمل بالوقود تبلغ 88 دولارًا لكل مركبة، بينما قيمة الشرائح النصف موصلة في المركبات الكهربائية النقية تصل إلى 350 دولارًا لكل مركبة، أو أعلى. من المتوقع أن يدفع التعمق اللاحق في الذكاء الكهربائي إلى زيادة مستمرة في محتوى الشرائح النصف موصلة؛ من الناحية الاقتصادية، مع تطبيق كبير لـ SiC، من المتوقع أن يكون سعر أجهزة SiC حوالي ضعفي سعر IGBTs. إذا افترضنا أن 70٪ من الشرائح النصف موصلة يتم استبدالها تمامًا بـ SiC، ستزيد قيمة الدراجة من 2450 يوان إلى حوالي 4000 يوان. من ناحية أخرى، يدفع SiC على مستوى المركبة كفاءة NEDC لزيادة بنسبة 3٪. بالنسبة لنموذج بقوة 100 كيلووات، يتم تقليل الطاقة المكونة بما يعادل 2-3 كيلووات، مما يوفر حوالي 2000 يوان في تكاليف التحوط الجزئي. في المستقبل، سيتم تحديد التخفيف مع توسيع قدرة الإنتاج. تحسنت التكاليف والتقدم التكنولوجي في تحسين العائدات، وستستمر التكاليف في الانخفاض بسرعة، مما يدفع نقطة انعطاف تكافؤ تكلفة المركبة SiC، ويسرع من توسيع نماذج SiC عالية الجهد إلى نماذج اقتصادية، وزيادة معدل اختراق 800V.
