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사람들은 늘 상상하고 갈망합니다. 미래의 자동차는 어떤 모습일까요?
표준적인 답이 있다면 더 가볍고, 더 빠르고, 더 스마트해야 합니다.
기존 연료 차량을 예로 들어보겠습니다. 진화는 연료 소비량과 배기가스 배출을 줄여줍니다. 조사 데이터에 따르면 차량 중량이 30% 감소할 때마다 연비는 20~24% 증가하고 이산화탄소 배출량은 20% 감소할 수 있습니다.
탄소 중립이라는 맥락에서 자동차 경량화는 주요 자동차 회사들이 추구하는 방향입니다. 신에너지 시대의 도래는 자동차 지능화의 진화를 위한 기반을 더욱 마련했습니다.
한편, 신에너지 차량의 동력 시스템은 일반적으로 전체 차량 질량의 30~40%를 차지하며, 이는 기존 연료 차량의 동력 시스템의 질량 및 공간 비율보다 훨씬 높습니다.
반면, 신에너지 자동차의 경우 경량화는 더 긴 항속 거리를 의미하며 이는 신에너지 자동차 개발에 중요한 생명선입니다.
신에너지 차량 트랙은 경량화라는 요구 사항에 따라 새로운 게임 규칙과 게임 플레이를 선보이며 다양한 경량화 기술이 시대적 무대에 등장하여 스스로를 재구성하고 해석할 수 있었습니다.
기존 자동차 액세서리에 비해 LiDAR와 같은 센서를 장착하면 자동차가 더욱 지능화됩니다. 그러나 현재 차량에 12개 이상의 센서가 장착되어 있어도 모든 시나리오에서 안전 문제를 완전히 해결할 수는 없습니다. .
양자 센서는 양자 메커니즘을 사용하여 제작된 매우 정밀한 센서입니다. 간단히 말해서 양자 센서는 기존 센서보다 더 정확하고 민감합니다.
최근에는 기술의 반복에 따라 양자 센서의 상업적 응용이 점점 더 대중화되고 있으며, 의학, 생물학 등의 분야에서도 양자 센서가 등장하기 시작했습니다.
지능형 개발의 맥락에서 양자 센서의 자동차 시장 진출도 가속화되고 있습니다. 자동차 분야에 양자 센서를 적용하면 자동차에 '더 민감한 반응'과 '더 강한 시력을 가진 눈'을 제공할 수 있습니다.
업계의 권위 있는 전문가들은 앞서 “미래에는 자동차 분야에서 양자 센서의 중요성이 더욱 커질 것”이라고 예측했습니다.
그러나 기존의 양자 센서는 구성 요소가 많고 크기와 무게가 더 크고, 자동차에 장착하는 것은 비현실적으로 보입니다.
2019년 MIT 연구원들은 기존의 제조 기술을 사용하여 수많은 기존의 거대한 세그먼트를 폭이 10분의 1밀리미터에 불과한 정사각형에 압착하여 실리콘 칩에 다이아몬드 기반 양자 센서를 만들었습니다.
세례를 받은 지 3년 만에 다이아몬드 양자 센서가 새로운 발전을 이루었습니다.
최근 도쿄공업대학 연구진은 다이아몬드 양자 센서 기반 검출 기술을 보고해 최초로 다이아몬드 양자 센서를 전기차 배터리 분야에 도입했습니다.
일반적으로 전기차는 배터리의 현재 출력을 분석해 배터리 잔량을 모니터링하고 남은 주행 거리를 계산하는데, 이 과정에서 오류율이 10%에 달하는 경우가 많아 배터리를 비효율적으로 사용하게 됩니다.
다이아몬드 양자 센서를 기반으로 한 모니터링 기술은 오류율을 1%, 심지어 0.11%까지 줄일 수 있습니다.
즉, 이 기술을 사용하면 전기 자동차의 주행 거리를 10% 늘릴 수 있습니다. 즉, 동일한 주행 거리에서 배터리 무게를 10% 줄일 수 있습니다.
Tokyo Institute of Technology의 연구원에 따르면 다이아몬드 센서는 온도를 모니터링하여 배터리 제어를 개선하는 데도 도움이 될 수 있습니다.
업계에서는 리튬 전고체 배터리 기술을 '파괴적' 기술로 환영하며, 전력 배터리의 미래라고도 불립니다.
전고체 리튬메탈 배터리란?
현재 시중에서 판매되는 전기 자동차 배터리에 사용되는 기존 리튬 배터리와 달리, 전고체 리튬 금속 배터리는 음극에 리튬 금속을 사용하여 시중에 판매되는 기존 배터리에 사용되는 흑연과 실리콘을 대체합니다. 반면, 리튬 이온 배터리에 액체 또는 고분자 겔 전해질 대신 고체 전극과 고체 전해질을 사용하면 리튬 이온 누출을 방지하여 배터리 단락 발생을 줄일 수 있습니다.
간단히 말하면, 시중에 판매되는 기존 리튬 이온 배터리에 비해 고체 리튬 금속 배터리는 크기가 더 작고 무게도 가벼울 뿐만 아니라 충전 속도도 빠르고 배터리 수명도 더 길며 더 안전합니다.
최근 학계에서든 자본계에서든 전고체 리튬 금속 배터리에 대한 추구는 점점 더 미친 짓이라고 할 수 있습니다. 그 이유는 신에너지 개발 과정에서 '안전 불안'을 크게 완화할 수 있기 때문입니다. 차량 및 "거리 불안", 또한 미래 전기 자동차 개발의 경량화 추세에 더 부합합니다.
그러나 오랫동안 극복하기 어려웠던 기술적 어려움으로 인해 전고체 리튬 금속 배터리가 진정한 실험실에서 벗어나는 것은 어려워졌습니다.
최근에는 좋은 소식이 속속 들려왔습니다.
3분 만에 완전 충전, 충전 주기 10,000회 이상, 배터리 수명 20년 이상 등 미국 하버드 대학교가 전고체 리튬 금속 배터리 연구에 새로운 기술 혁신을 이루었습니다.
지난해 5월 미국 하버드 대학교에서 전고체 리튬금속 배터리 개발 진전을 발표했지만, 당시 기술은 '10~20분 내 완전 충전, 배터리 수명 10~10분' 수준에 머물고 있었다. 15 년".
이번 전고체 리튬 금속 배터리 기술의 새로운 돌파구는 배터리 기술의 평균 수준을 직접적으로 높였다고 할 수 있습니다. 만약 이것이 실제로 대규모로 산업화된다면 발전을 제약하는 문제를 해결하는 열쇠가 될 수도 있습니다. 전기 자동차의 발전과 자동차 산업에 더욱 힘을 실어줄 것입니다.
현재 전고체 리튬 금속 배터리의 상용화 속도가 빨라지고 있습니다.
스타트업 애드덴에너지는 배터리를 손바닥 크기의 '소프트팩 배터리'로 축소하는 것을 목표로 기술 상용화를 앞당기기 위해 하버드대학교 기술개발부로부터 독점 기술 라이선스를 받았다고 발표한 것으로 알려졌다. ."
"2021~2025년 전고체 금속 리튬 배터리 산업 심층 시장 조사 및 투자 전략 권장 사항 보고서"에 따르면 2025년 이전에 첫 번째 전고체 리튬 금속 배터리가 시장에 출시될 것으로 예상됩니다. 다음 10년에는 수년 내에 고체 리튬 금속 배터리가 전기 자동차의 첫 번째 선택이 될 것입니다. 자동차 전력 배터리의 개발 동향.
2022년 세계 파워 배터리 컨퍼런스에서 GAC 그룹 회장 Zeng Qinghong은 "나는 CATL에서 일하고 있습니다"라고 말하며 자동차 파워 배터리 분야의 딜레마를 대중의 비전에 완전히 노출시켰습니다.
최근 몇 년 동안 자동차 회사들은 새로운 "대체품"을 가져오기 위해 시장에 의존하면서 새로운 공급업체를 찾고 있습니다.
올 여름에도 새로운 개념의 '바나듐 양극 배터리'가 사람들의 시선을 끌었습니다.
지난 6월 외신 보도에 따르면 TyFast는 자사가 바나듐 양극 배터리를 개발 및 제조했다고 발표했습니다. 바나듐 양극 배터리는 일반 리튬 이온 배터리보다 충전 속도가 20배 빠르고 수명을 20배 연장할 수 있으며, 3분 안에 완전히 충전할 수 있으며 20,000회 충전 주기를 지원합니다. 배터리는 여전히 현재 배터리 에너지 밀도의 80~90%를 제공할 수 있는 것으로 이해됩니다.
먼저 바나듐 양극전지가 무엇인지 알아보겠습니다.
지난해 화제를 모았던 바나듐 배터리(전바나듐 레독스 흐름 배터리)와 달리 바나듐 양극 배터리는 여전히 리튬이온 배터리다.
기존 리튬 이온 배터리의 충전 시간은 양극에 들어오고 나가는 리튬 이온의 속도에 영향을 받습니다. 양극에 사용되는 흑연은 평면 구조로 되어 있어 그 사이를 자유롭게 미끄러질 수 있습니다.
기존 리튬 전자 배터리와 달리 TyFast는 리튬 바나듐 산화물(LVO)을 사용하여 배터리 양극을 만듭니다. 이는 흑연에 비해 두 가지 주요 장점이 있습니다.
리튬바나듐산화물(LVO)은 전송 속도가 흑연의 10배에 달해 충전 시간이 대폭 줄어드는 반면, 충전과 방전 시 리튬바나듐산화물(LVO)은 팽창과 수축을 반복한다. 바나듐 양극전지는 흑연에 비해 이온 함유량이 적고 가격이 비싸다는 단점도 있다. 흑연 양극의 가격은 두 배입니다. 하지만 연구팀은 LVO의 수명주기가 길어 높은 비용을 상쇄할 수 있다고 보고 있다.
2020년 UCSD 나노엔지니어와 Tyfast의 공동 창업자들은 Nature 매거진에 LVO 양극을 처음으로 보도했습니다. 현재 바나듐 양극 배터리 제품은 여전히 계획 중입니다.
기술의 반복을 통해 가까운 시일 내에 시장에 출시될 수도 있습니다.
하이브리드 방전 기술
연료에 의존하는 기존 연료 자동차는 충돌 시 차량 화재를 일으킬 수 있습니다. 고전압 배터리를 사용하는 전기 자동차도 충돌 후 감전을 당할까요? 앞서 업계에서는 논의의 물결이 일었다.
관련 연구에 따르면 발생 확률은 매우 작지만 여전히 가능합니다.
전기 자동차에서는 전원 배터리, 구동 모터, 고전압 배전함, 고전압 와이어링 하네스 등의 부품이 차량 전체의 고전압 시스템을 구성합니다. 일반적으로 전기 자동차의 배터리 전압은 336입니다. -800V 범위.
차량 제조 시, 전기 자동차에는 고전압 감전을 방지하기 위해 충돌 후 차량의 중앙 제어 시스템이 해당 고전압 회로를 차단합니다. 자동차 전원 공급 장치의 활선 및 중성선 전류가 동일하지 않으면 회로 차단기가 즉시 작동하여 배터리를 다른 구성 요소로부터 분리하고 기어박스를 통해 구동 모터를 분리합니다.
유엔 유럽 경제 위원회(UNECE) 규정 R94는 충돌 후 배터리 자체를 제외한 모든 차량 구성 요소의 전압을 1분 이내에 안전한 수준(60V)으로 줄여야 한다고 규정하고 있습니다.
그러나 실제로 자동차가 충돌하면 커패시터와 모터에 각각 저장된 잔류 전기 에너지와 기계적 에너지가 DC 버스의 초기 전류 수준을 5분 이상 유지하게 되어 고전압 안전을 위반할 뿐만 아니라 요구 사항이 높을 뿐 아니라 감전 가능성도 높아집니다.
올해 7월, 영국 요크대학교 부교수 Yihua Hu 박사와 그의 연구팀은 이런 일이 일어날 가능성을 크게 줄일 수 있는 기술을 제안했습니다. 관련 연구는 'IEEE Transactions on'에 게재되었습니다. 전력전자'.
Yihua Hu 박사와 그의 연구팀은 내부 기계 권선을 통해 외부 방전 회로를 보조함으로써 빠르고 안전한 방전을 달성할 수 있다고 제안했으며, 실험실에서 모터 시스템에 대한 시뮬레이션과 실험을 수행했습니다.
실험 결과에 따르면 회로 블리더와 내부 기계 권선을 결합하면 단 5초 만에 DC 버스의 전압을 60V까지 안전하게 낮출 수 있는 것으로 나타났습니다.
이 기술은 머신 버너군 내부의 크기를 줄이고, 경량화, 저비용 방전 기술을 구현할 수 있는 것으로 파악된다. 연구팀은 현재 다이넥스 반도체, 로터스카즈 두 회사와 협력해 이를 실제 환경에서 테스트하고 있다. . 기술.
전동화와 지능화의 발전 추세 속에서 카본 세라믹 브레이크 디스크의 장점은 점점 더 부각되고 있습니다.
금속 소재로 제작된 기존 브레이크 디스크에 비해 카본 세라믹 브레이크 디스크는 고온에 더 강하고 마찰 성능이 더 높으며 브레이크 시스템에서 마찰로 인한 발열 및 화재 사고를 줄일 수 있습니다.
카본 세라믹 브레이크 디스크의 밀도는 동일하지만 기존 브레이크 디스크에 비해 절반 이상 가볍습니다. 카본 세라믹 브레이크 디스크는 전기 자동차의 경량화를 위한 핵심 부품으로 사용되었습니다. 최근에는 시장에서 자주 검색됩니다.
카본 세라믹 브레이크 패드는 지능형 개발 추세에 더 부합합니다. 카본 세라믹 브레이크 패드를 사용하면 응답 속도가 크게 향상되고 제동 거리가 단축됩니다.
최근 자동차 시장에서 카본 세라믹 브레이크 디스크가 자주 언급되고 있습니다. 얼마 전 Tianyi Shangjia는 특정 자동차 회사에서 개발용으로 지정했으며 곧 카본 세라믹 브레이크 개발 및 생산에 들어갈 것이라고 발표했습니다. 특정 모델의 디스크 공급 과정.
올해 6월 (주)진보는 GAC Aian 카본 세라믹 브레이크 디스크 지정 공급업체가 되었으며, 불과 한 달 만에 다시 BYD 지정을 받았습니다.
최근 몇 년간 국내 OEM 업체들은 카본 세라믹 브레이크 디스크 채용을 늘렸습니다.
사실 카본 세라믹 브레이크 패드가 시장에 등장하기에는 아직 늦지 않았습니다. 이미 1999년 국제 자동차 무역 박람회에서 카본 세라믹 브레이크 패드의 비밀이 밝혀졌습니다. 2021년 Tesla는 가장 빠른 생산 차량인 Model S Plaid에 카본 세라믹 브레이크 키트를 제공할 것이라고 발표했습니다.
카본 세라믹 브레이크 디스크는 분명한 장점이 있지만 높은 비용 제약으로 인해 상업적으로 대규모 적용이 어렵습니다. 이전에는 카본 세라믹 브레이크 패드가 고급 브랜드 모델에만 등장했지만 이제는 기술을 통해 비용이 절감되었으며 카본 세라믹 브레이크 디스크가 "차에 탑승"하는 데 가속이 붙었습니다.
2023년은 카본 세라믹 브레이크 디스크 규모의 원년으로 간주됩니다. 초상증권 통계에 따르면 2025년 국내 시장 규모는 78억 위안에 달하고 2030년에는 국내 시장 규모가 200억 위안을 넘을 것으로 예상됩니다. .
"전기차는 커피 한 잔 마시는 데 걸리는 시간 안에 완충이 가능합니다." 800볼트 충전 시스템의 등장으로 이 비전이 서서히 현실이 되어가고 있습니다.
전동화 추세로 인해 주행거리에 대한 불안감이 많이 생겼고, '충전의 어려움' 문제로 인해 많은 소비자들이 전기차를 기피하게 되었습니다.
배터리 수명과 충전 효율을 향상시키는 방법이 시급합니다.
전원 배터리의 에너지 밀도는 단기간에 크게 증가하기 어렵기 때문에 플레이어는 "초고속 충전"을 달성하기 위해 동일한 크기로 배터리의 전압이나 전류를 높이는 데 의존하기 시작했습니다. 800V 충전 시스템 충전 효율을 향상시키는 중요한 캐리어 중 하나가 되십시오.
현재 시장에서는 여전히 400V 충전 시스템이 일반적으로 사용되고 있으며, 800V 충전 시스템은 비교적 새로운 개념입니다.
일명 800V 충전 시스템은 동일한 배터리 크기에서 전압을 두 배로 높여 배터리 충전 성능과 차량 작동 효율을 향상시킵니다. 이는 결과적으로 배터리 크기와 비용을 크게 줄입니다.
800V, 350kW 충전기를 사용하면 100km를 충전하는 데 5~7분밖에 걸리지 않는 것으로 알려져 있습니다.
800볼트 충전 시스템은 분명한 장점이 있지만 대규모로 사용하기는 쉽지 않습니다.
자동차에 800V 고전압 아키텍처가 탑재되면 전기차의 배터리 팩, 전기 구동 장치, PTC, 에어컨 컴프레서, 온보드 충전기 등을 다시 선택해야 하는 경우가 많습니다. .
두 번째는 관련 시설의 장비입니다. 시중에 나와 있는 대부분의 충전 파일과 배전망은 400볼트 충전 시스템과 호환됩니다. 재구축이나 혁신 없이 사용하면 더 큰 위험이 따릅니다.
전동화 전환이 탄력을 받고 있으며, 관련 자동차 부품 공급업체도 800볼트 충전 시스템 구축을 늘리고 있습니다.
ZF는 지난해 중부 유럽에서 800볼트 전력전자 양산을 시작했으며 올해는 국내 시장에 대한 투자를 늘렸다. 항저우 샤오산 공장. 이전에는 Huawei, BorgWarner, Inovance Technology 등이 800V 전기 구동 시스템을 출시했습니다.
Audi E-tron GT와 Porsche Taycan은 시장에서 최초로 800V 충전 시스템을 사용했습니다.
지난해 광저우 오토쇼에서는 BYD e-플랫폼 3.0, Geely SEA 하오한 플랫폼 등 국내 자동차 업체들도 크게 뒤처지지 않았다.
800볼트 충전 시스템의 '초고속 충전' 특성은 의심할 여지 없이 전기차 충전의 주요 트렌드입니다.
2022년, 파워 배터리 시장의 선두에는 Weilai, Sinopec 등의 기업이 배너를 들고 배터리 교체 기술의 길을 향해 뽐내고 있고, 반대편에는 CATL과 Tesla가 뒤따르고 있습니다. .
도로 위의 이 포크는 CTC(Cell to Chassis, 배터리 팩 없음) 기술입니다.
CTC 기술을 이해하기 전에 먼저 기존 배터리 팩과 CTP 배터리에 대한 이해가 필요합니다.
기존 배터리 팩의 내부 구조는 "셀-모듈-배터리 팩"으로, 수많은 케이블과 구조 부품을 사용해 직렬로 연결되어 있어 배터리 팩의 공간 활용 효율이 낮습니다. , 전체 전원 배터리도 더 부피가 큽니다.
배터리 팩의 활용 효율을 높이기 위해 CTP 기술이 탄생했습니다. CTP 기술은 셀을 배터리 팩에 직접 통합하여 "셀-배터리 팩"의 내부 구조를 형성함으로써 배터리의 공간 활용도를 향상시킵니다. 팩, CTP 기술을 사용하면 기존 배터리 팩에 비해 배터리 전력을 5%-10% 늘릴 수 있습니다. BYD의 블레이드 배터리는 CTP 기술을 통합합니다.
CTC 기술은 CTP 기술을 더욱 통합한 것으로 간주됩니다. 소위 CTC 기술은 PACK 설계를 취소하고 셀이나 모듈을 차체에 직접 설치하고 차체 구조를 배터리 팩 쉘로 사용합니다.
CTP 배터리에 비해 CTC 배터리는 더 통합되어 있으며 더 낮은 비용으로 더 긴 항속 거리를 달성할 수 있습니다. CTC 기술은 CTP 기술을 기반으로 배터리 전력을 5%-10% 늘릴 수 있는 것으로 이해됩니다.
CTC는 미래 배터리 기술 경로의 핵심 방향으로 간주되며 이를 추구하기 위해 다양한 기업이 경쟁하고 있습니다.
이르면 지난해 1월 제10회 글로벌 신에너지차 컨퍼런스에서 CATL은 2025년경 고집적 CTC 배터리 기술을 공식 출시하겠다고 밝혔습니다. 같은 해 6월 테슬라는 CTC 계획을 발표했습니다.
현재 CTC 기술은 상용 응용 수준에 진입했습니다. Leopao C01은 자체 개발한 CTC 기술을 최초로 적용한 제품입니다. 독일 베를린 공장에서 생산되는 Tesla의 Model Y에도 CTC 배터리(Tesla에서는 이를 구조용 배터리라고 부릅니다)가 사용됩니다.
CTC 기술에 대한 자본의 열광과 달리 소비자들은 CTC 기술의 발전에 대해 다소 우려하고 있습니다.
CTC 기술에서는 모듈과 배터리 팩 보호가 없으면 배터리 코어가 충돌력에 직접 관여하는 반면, 통합 및 통합 구조는 안전 문제가 발생할 가능성이 더 높습니다. CTC 배터리의 경우, 추후 유지관리 시 분해가 불편하여 유지관리 비용이 크게 증가합니다.
설문조사 데이터에 따르면 "순수 전기차의 무게가 10kg 줄어들 때마다 항속거리가 2.5km 늘어난다"는 결과가 나왔다. 감소'는 모든 신에너지 차량 회사의 핵심 제안이 되었습니다. 경량 기술은 의심할 여지 없이 신에너지 차량 전쟁에서 가장 큰 무기입니다.
위에서 언급한 기술 중 일부는 아직 실험실 단계에 있고 일부는 시장에 큰 진전을 이루었지만 대규모로 대량 생산되기 전에 모두 기술적, 비용적 어려움에 직면할 수 있습니다.
하지만 결국 시장은 자연스럽게 '성공', '실패'에 대한 답을 주게 됩니다.
위 내용은 자동차를 더 가볍고, 더 빠르고, 더 스마트하게 만드는 7가지 '파격적인' 기술을 확인하세요.의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!
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