From Chisato Horiuchi in Tokyo, Japan
Bộ sạc nhanh loại 350 kW do Hitachi phát triển (Nguồn: Hitachi)
Hitachi đã tạo ra nguyên mẫu một "bộ sạc cực nhanh" cho xe điện (EV) hỗ trợ công suất đầu ra là 350 kw (kW). Nó hỗ trợ sạc EV với điện áp pin được nâng lên khoảng 800 volt (V) và có thể rút ngắn thời gian sạc. Mặt khác, Hitachi Astemo (Astemo, Chiyoda, Tokyo) là công ty đầu tiên trên thế giới sản xuất hàng loạt bộ biến tần cho các EV tương thích 800V. Với tư cách là một nhóm, chúng tôi sẽ ủng hộ xu hướng 800V mới ở cả phía cơ sở hạ tầng sạc và phía phương tiện.
Các bộ sạc nhanh của Nhật thường chỉ có công suất đầu ra là 50kW. Mặt khác, ở châu Âu, việc lắp đặt loại 350kW do tập đoàn điện nặng ABB của Thụy Sĩ và những công ty khác đã bắt đầu triển khai. Hitachi, Ltd. cho biết, "Hướng đến sản xuất hàng loạt sớm" với mục tiêu mở rộng ra nước ngoài (Ông Kinya Nakatsu, Nghiên cứu viên trưởng, Trung tâm Đổi mới Điện khí hóa, Trụ sở Đổi mới Công nghệ, Tập đoàn R & D).
Hitachi kỳ vọng rằng việc lắp đặt các bộ sạc cực nhanh sẽ mở rộng trên toàn thế giới vì xe điện đã bắt đầu phổ biến và dung lượng pin được lắp trong chúng ngày càng tăng. Mặc dù có thể mở rộng phạm vi bay bằng cách tăng dung lượng, nhưng thời gian sạc sẽ lâu hơn. Tôi nghĩ điều cần thiết là tăng công suất đầu ra của bộ sạc để rút ngắn thời gian sử dụng.
Theo dự báo của Bosch, công ty phụ tùng ô tô lớn nhất thế giới, tỷ lệ xe điện được trang bị pin dung lượng lớn từ 75 đến 100 kilowatt giờ (kWh) sẽ đạt 20% vào năm 2013 và sẽ tăng lên 32% vào năm 2016.
Bộ sạc nhanh công suất cao đang ngày càng phổ biến để bắt kịp tốc độ. Frost & Sullivan, một công ty nghiên cứu của Mỹ, ước tính rằng số lượng bộ sạc nhanh 150k-350kW được lắp đặt sẽ đạt 193.000 ở châu Âu vào năm 2018.
Mặt khác, việc tăng đầu ra của bộ sạc sẽ buộc phía phương tiện phải thực hiện thay đổi. Ví dụ, người ta nói rằng cần phải tăng điện áp của acquy từ 400V hiện tại lên khoảng 800V.
Đầu ra được xác định bằng tích của dòng điện và điện áp. Nếu đặt "đầu ra cực cao" lớp 350kW trong khi điện áp thấp, dòng điện chạy qua cáp sẽ trở nên quá lớn. Cần có cơ chế làm mát lớn để tránh tình trạng dây cáp bị nóng, khiến nó trở nên dày và nặng.
Nếu điện áp được tăng lên khoảng 800V, sự gia tăng dòng điện có thể được ngăn chặn và cơ chế làm mát có thể được đơn giản hóa. Gần đây, Porsche của Đức và Hyundai Motor của Hàn Quốc đã phát triển xe điện có thể sạc 800V. Hitachi Astemo là một trong những công ty đầu tiên bắt kịp xu hướng 800V mới và đang nghiên cứu biến tần tương thích 800V cho Porsche EV được phát hành vào năm 20.
Bộ sạc tương thích 800V đang phổ biến ở châu Âu (Nguồn: Porsche)
Tiếp theo Hitachi Astemo, nếu Hitachi giới thiệu bộ sạc siêu nhanh loại 350kW tương thích với 800V trong tương lai, nó sẽ hỗ trợ sự phổ biến của công nghệ điện áp cao, vốn đang trở thành xu hướng mới trong phát triển xe điện và tăng cường sự hiện diện của Tập đoàn Hitachi trong thị trường xe điện. Hãy hoàn thành.
Thu nhỏ bằng chất bán dẫn công suất SiC
Tính năng của bộ sạc cực nhanh do Hitachi nguyên mẫu là nó có thể sạc cùng lúc cho 21 xe. Nó được thực hiện bằng cách phân phối công suất 350kW cho đầu ra ở bất kỳ kích thước nào.
Ngoài ra, bằng cách sử dụng một máy biến áp bán dẫn sử dụng silicon cacbua (SiC) MOSFET (bóng bán dẫn hiệu ứng trường bán dẫn oxit kim loại) làm chất bán dẫn công suất được sử dụng để điều khiển công suất, diện tích lắp đặt đã giảm 40% và khối lượng giảm xuống 70% ... Có thể được cài đặt trong một không gian hẹp.
Nguyên mẫu bao gồm một thiết bị chuyển đổi điện năng chuyển đổi nguồn điện từ trạm biến áp phân phối cho xe điện và một cổng sạc được trang bị đầu nối kết nối xe và cáp. Trong số này, Hitachi đang nghiên cứu bộ chuyển đổi nguồn điện có thể giảm điện áp 6600V từ trạm biến áp xuống điện áp trong xe là 400V hoặc 800V để sạc cùng lúc 21 thiết bị.
Mặt khác, phía cổng sạc sử dụng sản phẩm do Hitachi IE System (thành phố Inazawa, tỉnh Aichi) phát triển. Điều này là do hình dạng của đầu nối, v.v. cần phải thay đổi vì tiêu chuẩn sạc khác nhau ở mỗi quốc gia / khu vực.
Hitachi có kế hoạch phát triển một thiết bị chuyển đổi điện năng có thể dễ dàng thích ứng với các thông số kỹ thuật phổ biến và mua mặt cổng sạc từ bên ngoài ở mỗi khu vực. Takayuki Hashimoto, Tổng Giám đốc, Phòng Nghiên cứu Hệ thống Thiết bị Công nghiệp, Trung tâm Đổi mới Điện, Trụ sở Đổi mới Công nghệ, Nhóm Nghiên cứu và Phát triển, Tập đoàn Nghiên cứu và Phát triển Hitachi, Ltd. cho biết: “Chúng tôi có thể đáp ứng sự khác biệt về tiêu chuẩn sạc ở mỗi quốc gia.
Chức năng phân phối đầu ra đã được thực hiện bằng cách trang bị một mạch biến áp với 3 nối tiếp song song và 7 giai đoạn. Một AC ba pha 6600V được đưa vào ba mạch song song, giảm xuống khoảng 400V hoặc 800V bởi một mạch nối tiếp bảy giai đoạn và được phân phối đến tổng số 21 vị trí.
Nó bao gồm 3 mạch nối tiếp song song và 7 giai đoạn (Nguồn: Hitachi, Ltd.)
Nếu các phương tiện được kết nối với tất cả 21 địa điểm, mỗi phương tiện có thể được sạc khoảng 17kW nếu phân bổ đồng đều. Cũng có thể ưu đãi cho một số phương tiện, ví dụ, một phương tiện có thể được sạc ở công suất 100 kW trong khi một phương tiện khác có thể dừng lại. Miễn là nó nằm trong giới hạn trên 350kW, đó là một tính năng lớn là đầu ra có thể thay đổi tùy ý theo trạng thái sạc của từng xe.
Tại Nhật Bản, nơi sản lượng bộ sạc nhanh hiện đang bị giới hạn ở mức 50kW, có nhiều quan điểm thận trọng về việc mở rộng loại 350kW. Ví dụ, một giám đốc điều hành của một nhà sản xuất ô tô lớn trong nước hỏi, "Nhật Bản có cần đến 350kW không? 150kW có đủ không?" Với chức năng phân phối do Hitachi phát triển, có thể dễ dàng xử lý các trường hợp sản lượng yêu cầu khác nhau tùy theo khu vực.
Bằng cách sử dụng một máy biến áp bán dẫn sử dụng SiC MOSFET trong nguyên mẫu, bộ chuyển đổi điện áp đã được giảm kích thước. Bằng cách tăng tần số biến tần lên 50kHz, gấp 1000 lần dòng điện xoay chiều 50Hz (Hz) bình thường, máy biến áp có thể được làm nhỏ hơn. Có vẻ như nguyên mẫu SiC MOSFET đã được mua từ một công ty khác với điện áp chịu đựng là 1,2 kV.
Ngoài ra, nó cũng hỗ trợ chức năng "V2G" gửi điện từ phía EV sang phía hệ thống điện. "Nhu cầu về các cơ sở công cộng có chức năng cắt điện cao điểm", Nakatsu nói.
