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充电技术的发展

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目前市场上基本存在两种不同的充电技术。一种是已经使用了约100年的传统变压技术,另一种是90年代才进入市场的逆变技术。
Three industrial battery chargers are hanging on a wall inside a building.
    传统变压技术的效率是有限的,它也几乎不可能控制充电过程,特别是锂电池充电。此外,与逆变技术相比,输出电压、电流具有更高的交流纹波,这些会对电池寿命造成不良影响。基于50/60Hz技术的产品体积大、重量重,并且生产过程需要消耗大量的原材料,尤其是铜和钢。

    基于逆变技术的应用,高频充电机是非常高效且体积超小和紧凑。这样一种充电过程可控的技术,才是电池充电所需的好方法。对锂电池充电的正确方式,它应该还需有有通信端口和所需要的通信协议。

    高频充电机最大的不同是它的产品品质和充电质量,两者都会影响可持续性发展。高品质和长寿命相结合,可以减少二氧化碳的排放。另外一部分就是充电质量,高效率的充电机和高效的充电过程相结合,非常有助于节约电能并且以此减少二氧化碳的排放。

    基于这些事实,在最新的充电机销售市场中,高频充电机占有超过80%的市场份额。

市场趋势
    不同行业中,不同车辆的电气化仍然在持续推进。工业车辆可以说是一个先驱,在欧洲销售的新车中,大约90%(每年大约50万辆)已经是电动车辆。在全球范围内,约70%已经是电力驱动,这相当于电动工业车辆的数量超过130万辆。从2019年至2021年,全球电动车辆的销售额增长40%,这一趋势仍在继续。

    小型车辆越来越多地使用车载充电机,只要有电源就可以随时充电。这使车辆的使用更为高效并减少对充电站的昂贵投资。具有高性能、紧凑的充电机,在效率、防护等级和品质方面都发挥着重要的作用,它已经不只是能给铅酸电池充电,同时它还具备必需的硬件接口和软件协议,可以为锂电池进行充电。

    另一方面,重型工况的应用现在也正在逐步实现电动化。这些应用的范围不限于工业车辆。例如,一些建筑机械也已经使用电力驱动的,新的蓄电技术让这样的应用成为可能。当然,这也需要具有相应功率的充电机。因为40kW的充电功率频繁出现,使得电力基础设施的极限很快就达到。为了能更大限度地使用电网,这使得效率非常高的模块化充电机变得更加重要。持续的500A或更大的电流使得电缆和连接端子的电流负载也很容易达到上限。因此,电压正在逐步从80V增加到96V或120V,这样电流的降低也有助于减少损耗。目前已经有很多高电压的应用,例如建筑机械或农业机械领域,这些行业自然会选择更高的电压如500V-1000V。

    在叉车市场等传统应用中,由于相关成本明显较高,所以低压切换到高压的进展就很缓慢。

锂电池充电
    简单的充电技术被用于一些锂电池充电,比如磷酸铁锂电池普遍使用这样的技术,电池和充电机在这种情况下不需要通信,小容量电池也经常像这样使用,在这种情况下安全问题是关键。

    CAN被用于与电池BMS(电池管理系统)之间的通信,更为先进的充电技术借助于在电池与充电机之间建立稳定的通信连接来保证充电质量。

    各种应用中的电气化是必然的趋势。另外,可持续发展、高效和节能减排型的充电解决方案也是非常必要的。锂电池的使用,改变了对充电机的要求,充电机需要具备更高功率和更高电压。这些因素让一台优秀、高效的高频充电机成为必不可少的一环。

    唯一不变就是努力适应不断变化的市场需求。

Thomas Schuller
Thomas Schuller

Global Product Manager - Battery Chargers

thomas.schuller@micropower.se

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