انقلاب در شارژ خودروهای برقی؛ هواوی وعده ۲۰۰کیلومتر برد با ۵ دقیقه شارژ را داد

هواوی تلاش کرده است با رویکردی متفاوت این مشکل را حل کند. این شرکت در رویداد Power2Drive که در جریان نمایشگاه Smarter E در مونیخ برگزار شد، پلتفرم شارژ فوق‌سریع جدید خود را معرفی کرد؛ سامانه‌ای که با ترکیب ذخیره‌سازی انرژی، معماری جریان مستقیم و خنک‌کننده مایع، می‌تواند توان بسیار بالایی را برای شارژ خودروهای برقی فراهم کند، بدون آنکه الزاماً به اتصال بسیار پرقدرت به شبکه برق نیاز داشته باشد.

بر اساس اطلاعات ارائه‌شده، این فناوری می‌تواند امکان افزودن ۲۰۰ کیلومتر برد رانندگی در تنها ۵ دقیقه را فراهم کند؛ رقمی که در صورت استفاده گسترده می‌تواند تجربه توقف در ایستگاه‌های شارژ را تا حد زیادی به سوخت‌گیری سریع خودروهای بنزینی نزدیک کند. معماری جریان مستقیم؛ راهکار هواوی برای محدودیت شبکه برق

یکی از بخش‌های مهم فناوری جدید هواوی، استفاده از معماری DC یا جریان مستقیم در بخش ذخیره‌سازی انرژی است. در بسیاری از سامانه‌های متداول ذخیره‌سازی باتری، انرژی از طریق اتصال‌های جریان متناوب یا AC منتقل می‌شود و برای استفاده از آن در بخش‌های مختلف سیستم به چند مرحله تبدیل توان نیاز است.

هواوی در طراحی جدید خود تلاش کرده است این فرایند را ساده‌تر کند. در این پلتفرم، سیستم ذخیره‌سازی انرژی باتری به‌صورت مستقیم به یک باس جریان مستقیم متصل می‌شود. به این ترتیب، یکی از مراحل تبدیل توان حذف شده و انرژی با تلفات کمتری در اختیار سامانه شارژ قرار می‌گیرد. طبق داده‌های اعلام‌شده، راندمان الکتریکی واحد ذخیره‌سازی در این معماری به ۹۲.۱ درصد می‌رسد. این موضوع اهمیت زیادی دارد، زیرا هرچه تعداد مراحل تبدیل انرژی کمتر باشد، میزان اتلاف انرژی نیز کاهش پیدا می‌کند و بخش بیشتری از انرژی ذخیره‌شده می‌تواند برای شارژ خودرو مورد استفاده قرار گیرد. چگونه شارژر ۷۲۰ کیلوواتی بدون فشار سنگین به شبکه کار می‌کند؟

یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های پلتفرم هواوی، استفاده از باتری داخلی برای تأمین بخشی از توان مورد نیاز در زمان اوج شارژ است. این روش باعث می‌شود ایستگاه شارژ الزاماً برای تأمین توان لحظه‌ای بسیار بالا، به یک اتصال فوق‌العاده قدرتمند به شبکه برق نیاز نداشته باشد.

هواوی اعلام کرده است که یک سایت شارژ مجهز به این فناوری می‌تواند با اتصال شبکه‌ای تنها ۵۰ کیلووات فعالیت کند. در زمان‌هایی که خودروها به توان بسیار بالایی برای شارژ نیاز دارند، انرژی ذخیره‌شده در باتری داخلی سامانه وارد مدار می‌شود و بخشی از بار مورد نیاز را تأمین می‌کند. این ویژگی می‌تواند برای کشورها و مناطقی که زیرساخت برق قدیمی دارند اهمیت زیادی داشته باشد. در چنین شرایطی، نصب یک شارژر پرقدرت معمولی ممکن است نیازمند ارتقای شبکه، افزایش ظرفیت اتصال برق و دریافت مجوزهای مربوط به توسعه شبکه باشد. اما در معماری هواوی، استفاده از ذخیره‌ساز داخلی باعث می‌شود فشار لحظه‌ای واردشده به شبکه کاهش پیدا کند. کاهش زمان اجرای پروژه‌های شارژ خودروهای برقی

یکی از پیامدهای این معماری می‌تواند کاهش قابل توجه زمان مورد نیاز برای راه‌اندازی ایستگاه‌های شارژ باشد. طبق ادعای هواوی، در شرایطی که توسعه ظرفیت شبکه برق برای یک پروژه شارژ ممکن است چند ماه زمان ببرد، این فناوری می‌تواند زمان اجرای پروژه‌های ساختمانی و زیرساختی را به چند هفته کاهش دهد. به عبارت دیگر، اپراتور ایستگاه شارژ می‌تواند بدون آنکه منتظر توسعه گسترده ظرفیت شبکه برق بماند، از ذخیره‌سازی انرژی برای مدیریت تقاضای لحظه‌ای استفاده کند. این موضوع به‌خصوص در بزرگراه‌ها، مراکز تجاری، پارکینگ‌ها و نقاط پرتردد می‌تواند اهمیت زیادی داشته باشد؛ زیرا افزایش تعداد خودروهای برقی به معنای افزایش تقاضا برای شارژ سریع خواهد بود و شبکه برق باید بتواند این تقاضا را مدیریت کند. پشتیبانی از توان ۷۲۰ کیلووات و جریان ۸۰۰ آمپر

پلتفرم جدید هواوی از توان خروجی کلی تا ۷۲۰ کیلووات پشتیبانی می‌کند و محدوده ولتاژ عملیاتی آن از ۱۵۰ تا ۱۰۰۰ ولت است. برای انتقال چنین توانی، تجهیزات الکتریکی باید بتوانند جریان بسیار بالایی را با ایمنی و پایداری مناسب منتقل کنند. به همین دلیل، هواوی در این سامانه از واحدهای قدرت خنک‌شونده با مایع، توزیع‌کننده‌های جریان مستقیم خنک‌شونده با مایع و توزیع‌کننده‌های جریان مستقیم تقویت‌شده استفاده کرده است. توزیع‌کننده‌های اصلی این سامانه می‌توانند جریان ۸۰۰ آمپر را تأمین کنند، در حالی که توزیع‌کننده‌های تقویت‌شده توانایی ارائه جریان تا ۶۰۰ آمپر را دارند. ترکیب ولتاژ بالا و جریان بالا همان چیزی است که امکان رسیدن به توان شارژ بسیار زیاد را فراهم می‌کند. البته توان واقعی دریافت‌شده توسط خودرو همچنان به مشخصات باتری، سیستم مدیریت باتری و حداکثر توان قابل قبول خودرو بستگی خواهد داشت. بنابراین عدد ۷۲۰ کیلووات را نباید به این معنا دانست که تمام خودروهای برقی می‌توانند همیشه با همین توان شارژ شوند؛ بلکه این عدد ظرفیت کلی پلتفرم شارژ هواوی را نشان می‌دهد. خنک‌کننده مایع برای مقابله با گرمای تولیدشده

رسیدن به جریان‌هایی مانند ۸۰۰ آمپر و توان‌هایی در محدوده صدها کیلووات، گرمای قابل توجهی در تجهیزات الکتریکی و کابل‌ها ایجاد می‌کند. به همین دلیل، مدیریت حرارت یکی از چالش‌های اصلی شارژ فوق‌سریع محسوب می‌شود. هواوی برای حل این مشکل از یک سیستم خنک‌کننده مایع محصور در بخش‌های مختلف پلتفرم استفاده کرده است. این سیستم تنها برای واحد قدرت نیست و بخش‌هایی مانند توزیع‌کننده‌های برق و کابل‌ها را نیز پوشش می‌دهد. استفاده از سیستم خنک‌کننده مایع باعث می‌شود تجهیزات بتوانند جریان بالایی را برای مدت طولانی‌تر با کنترل حرارتی مناسب منتقل کنند. از سوی دیگر، طراحی محصور این سامانه باعث می‌شود عواملی مانند گردوغبار مرطوب و مه نمکی کمتر با قطعات الکترونیکی حساس داخلی تماس داشته باشند. هواوی مدعی است این طراحی می‌تواند عمر مفید سخت‌افزار را به ۱۰ سال افزایش دهد و در عین حال نیاز به تعمیر و نگهداری را کاهش دهد. صدای کمتر از ۵۵ دسی‌بل

سیستم‌های خنک‌کننده و تجهیزات پرقدرت شارژ می‌توانند در زمان فعالیت صدای قابل توجهی ایجاد کنند. هواوی برای پلتفرم جدید خود اعلام کرده است که سطح نویز عملیاتی آن کمتر از ۵۵ دسی‌بل است. این ویژگی می‌تواند برای نصب شارژرهای پرقدرت در محیط‌های شهری، پارکینگ‌های عمومی و مراکز تجاری اهمیت داشته باشد؛ زیرا کاهش صدای تجهیزات می‌تواند استفاده از چنین سامانه‌هایی را در مناطق پرتراکم آسان‌تر کند. این سیستم همچنین گواهینامه ایمنی سطح بالا را از TÜV دریافت کرده است که نشان‌دهنده تمرکز سازنده بر الزامات ایمنی این زیرساخت پرقدرت است. توزیع هوشمند انرژی میان خودروهای متصل

یکی دیگر از قابلیت‌های پلتفرم جدید هواوی، استفاده از یک سیستم مدیریت و اشتراک‌گذاری خودکار توان است. این سامانه می‌تواند برق موجود را میان خودروهایی که به ایستگاه متصل هستند، به‌صورت پویا توزیع کند. برای مثال، زمانی که چند خودرو به‌صورت همزمان به شارژر متصل می‌شوند، سیستم می‌تواند توان موجود را با توجه به نیاز هر خودرو مدیریت کند تا ظرفیت ایستگاه به شکل مؤثرتری مورد استفاده قرار گیرد. هواوی اعلام کرده است که این فناوری مدیریت انرژی می‌تواند میزان استفاده از سیستم را افزایش دهد و راندمان عملیاتی کلی پلتفرم را به ۹۶ درصد برساند. این رویکرد از آن جهت اهمیت دارد که در یک ایستگاه شارژ بزرگ، همه خودروها الزاماً به حداکثر توان ممکن نیاز ندارند. مدیریت هوشمند توان می‌تواند ظرفیت موجود را میان خودروها تقسیم کند و از هدررفت ظرفیت جلوگیری کند. طراحی ماژولار برای ارتقای آینده

هواوی پلتفرم جدید را به‌صورت ماژولار طراحی کرده است. این ویژگی به اپراتورها اجازه می‌دهد با افزایش تقاضا، ظرفیت و قابلیت‌های شارژ ایستگاه را به‌تدریج ارتقا دهند. در نتیجه، یک اپراتور لزوماً مجبور نیست از همان ابتدا تمام تجهیزات مورد نیاز برای بالاترین سطح شارژ را نصب کند. می‌توان زیرساخت را با نیاز فعلی راه‌اندازی کرد و در ادامه، با افزایش تعداد خودروهای برقی یا رشد تقاضا، آن را به سمت شارژ سریع‌تر و فوق‌سریع‌تر توسعه داد. چنین طراحی‌ای می‌تواند هزینه سرمایه‌گذاری اولیه را مدیریت‌پذیرتر کند و ریسک سرمایه‌گذاری در بازارهایی را که هنوز تعداد خودروهای برقی در آنها به اندازه کافی بالا نیست، کاهش دهد. شارژر مگاواتی هواوی در راه بازارهای اروپا

فعالیت هواوی در حوزه شارژ فوق‌سریع تنها به پلتفرم ۷۲۰ کیلوواتی محدود نمی‌شود. این شرکت پیش‌تر یک شارژر در سطح مگاوات را نیز در چین معرفی کرده است. این شارژر قرار است پیش از ورود به بازارهای اروپا، مراحل آزمایش میدانی را پشت سر بگذارد. ورود فناوری‌های شارژ مگاواتی به بازار اروپا می‌تواند مرحله جدیدی از رقابت در حوزه زیرساخت خودروهای برقی ایجاد کند، به‌خصوص اگر فناوری‌های جدید بتوانند محدودیت‌های شبکه برق و مشکلات حرارتی را مدیریت کنند. باتری‌های جدید نیز برای شارژ فوق‌سریع آماده می‌شوند

پیشرفت در سرعت شارژ تنها به توسعه شارژرها وابسته نیست. حتی اگر یک ایستگاه توان بسیار بالایی داشته باشد، باتری خودرو نیز باید بتواند چنین توانی را بدون ایجاد مشکل در عملکرد، ایمنی یا عمر مفید خود دریافت کند. به همین دلیل، همزمان با توسعه زیرساخت‌های شارژ فوق‌سریع، شرکت‌های خودروسازی و تولیدکنندگان باتری نیز روی شیمی و معماری باتری‌هایی کار می‌کنند که بتوانند شارژ سریع‌تری را تحمل کنند. در همین زمینه، برند لوکس گروه FAW چین، هونگ‌چی، اخیراً اطلاعات آزمایشی مربوط به یک باتری نمونه اولیه را منتشر کرده است که برای دریافت توان بالا طراحی شده است. نتایج این آزمایش نشان می‌دهد این باتری توانسته است در مدت ۳ دقیقه و ۴۱ ثانیه، میزان شارژ خود را از ۱۰ درصد به ۷۰ درصد برساند. این نتیجه به آن معناست که در کمتر از چهار دقیقه، باتری آزمایشی توانسته است ۶۰ درصد ظرفیت خود را بازیابی کند؛ اتفاقی که در صورت ورود چنین فناوری‌هایی به خودروهای تولید انبوه می‌تواند زمان توقف در ایستگاه‌های شارژ را به شکل قابل توجهی کاهش دهد. شارژ ۱۰ تا ۹۷ درصد در کمتر از ۹ دقیقه

آزمایش طولانی‌تر باتری هونگ‌چی نیز نتایج قابل توجهی داشته است. در این آزمایش، باتری در مدت ۸ دقیقه و ۳ ثانیه از ۱۰ درصد به ۹۷ درصد شارژ شده است. این اعداد نشان می‌دهند که صنعت خودروهای برقی تنها در حال افزایش توان شارژرها نیست، بلکه همزمان تلاش می‌کند ظرفیت پذیرش شارژ باتری‌ها را نیز افزایش دهد. البته باید توجه داشت که چنین نتایجی مربوط به آزمایش‌های نمونه اولیه هستند و الزاماً به معنای عملکرد مشابه خودروهای تولید انبوه در شرایط واقعی جاده‌ای نیستند. دمای محیط، دمای باتری، وضعیت شارژ اولیه، سیستم مدیریت باتری، توان شارژر و محدودیت‌های حفاظتی همگی می‌توانند بر سرعت واقعی شارژ تأثیر بگذارند. آیا شارژ ۵ دقیقه‌ای می‌تواند جای سوخت‌گیری سنتی را بگیرد؟

یکی از مهم‌ترین وعده‌های فناوری‌های جدید شارژ فوق‌سریع، کاهش فاصله زمانی میان شارژ خودرو برقی و سوخت‌گیری خودروهای بنزینی است. اگر یک خودرو واقعاً بتواند در مدت ۵ دقیقه ۲۰۰ کیلومتر برد جدید دریافت کند، توقف برای شارژ دیگر الزاماً یک فرایند طولانی نخواهد بود. در چنین شرایطی، راننده می‌تواند در مدت یک توقف کوتاه، بخش قابل توجهی از انرژی مورد نیاز برای ادامه سفر را دریافت کند. با این حال، تحقق کامل این سناریو به چند عامل وابسته است. نخست، خودرو باید بتواند توان بالای شارژ را دریافت کند. دوم، باتری باید برای شارژ سریع طراحی شده باشد و سوم، ایستگاه شارژ باید بتواند توان مورد نیاز را در شرایط واقعی تأمین کند. بنابراین، توسعه همزمان شارژر، شبکه برق، سیستم ذخیره انرژی و فناوری باتری اهمیت بسیار زیادی دارد. چرا ذخیره‌سازی انرژی در آینده شارژ خودروهای برقی مهم است؟

یکی از نکات مهم فناوری هواوی این است که شارژ فوق‌سریع را صرفاً به افزایش ظرفیت اتصال ایستگاه به شبکه برق وابسته نمی‌کند. در این مدل، باتری ذخیره‌ساز نقش یک واسطه را میان شبکه برق و خودرو ایفا می‌کند. شبکه می‌تواند انرژی را با توان پایین‌تر و در مدت طولانی‌تر وارد سیستم ذخیره‌سازی کند و سپس باتری ذخیره‌ساز در زمان نیاز، انرژی را با توان بسیار بالا به خودرو منتقل کند. این مدل می‌تواند برای مناطقی که ظرفیت شبکه محدود است، جذاب باشد. همچنین می‌توان از چنین سیستم‌هایی برای مدیریت بهتر مصرف برق در ساعات مختلف استفاده کرد. در واقع، آینده شارژ خودروهای برقی احتمالاً تنها به معنای ساخت شارژرهای قدرتمندتر نیست؛ بلکه ترکیبی از ذخیره‌سازی انرژی، مدیریت هوشمند توان، الکترونیک قدرت، خنک‌کننده مایع و باتری‌های با قابلیت شارژ سریع خواهد بود. فناوری جدید هواوی نشان می‌دهد رقابت در صنعت خودروهای برقی وارد مرحله‌ای شده است که سرعت شارژ به یکی از مهم‌ترین میدان‌های رقابت تبدیل شده است. پلتفرم جدید این شرکت با توان کلی تا ۷۲۰ کیلووات، محدوده ولتاژ ۱۵۰ تا ۱۰۰۰ ولت، جریان حداکثری ۸۰۰ آمپر در توزیع‌کننده‌های اصلی و ۶۰۰ آمپر در توزیع‌کننده‌های تقویت‌شده، برای ارائه شارژ فوق‌سریع طراحی شده است. استفاده از معماری جریان مستقیم باعث شده راندمان واحد ذخیره‌سازی به ۹۲.۱ درصد برسد و باتری داخلی نیز امکان فعالیت سایت با اتصال شبکه‌ای تنها ۵۰ کیلووات را فراهم می‌کند. هواوی همچنین از راندمان عملیاتی کلی ۹۶ درصد، عمر مفید سخت‌افزار تا ۱۰ سال و سطح نویز کمتر از ۵۵ دسی‌بل خبر داده است. در کنار این فناوری، آزمایش باتری نمونه اولیه هونگ‌چی که در ۳ دقیقه و ۴۱ ثانیه از ۱۰ درصد به ۷۰ درصد و در ۸ دقیقه و ۳ ثانیه از ۱۰ درصد به ۹۷ درصد رسیده، نشان می‌دهد صنعت خودروهای برقی در حال حرکت همزمان در دو مسیر است: افزایش توان شارژرها و توسعه باتری‌هایی که بتوانند این توان بالا را دریافت کنند. اگر این دو مسیر با یکدیگر هماهنگ شوند، وعده شارژ ۲۰۰ کیلومتر در ۵ دقیقه می‌تواند از یک فناوری نمایشی به تجربه‌ای واقعی برای رانندگان تبدیل شود. در این صورت، یکی از بزرگ‌ترین نقاط ضعف خودروهای برقی یعنی زمان انتظار برای شارژ، تا حد زیادی کاهش خواهد یافت و زیرساخت شارژ سریع می‌تواند نقش مهم‌تری در گسترش خودروهای برقی در اروپا و سایر بازارهای جهان ایفا کند.