鉅大LARGE | 點擊量:2082次 | 2018年07月09日
電動車大功率快充就是當(dāng)下一個聚焦點
汽車動能新舊轉(zhuǎn)換的大變革下,傳統(tǒng)車企不僅僅是在加快推動電動車型,同時,在充電配套設(shè)施的技術(shù)上也在加大馬力,這其中,大功率快充就是當(dāng)下一個聚焦點。
今年早些時候,寶馬、戴姆勒、保時捷、奧迪等車企和美國福特成立了合資公司,希望用2年的時間在歐洲建立大功率充電網(wǎng)絡(luò),目前來看,今年底可能在歐洲會建成10座以內(nèi)的充電站,2019年計劃建成400余座350KW以上的充電站。
在此之前的2016年底,特斯拉CEO馬斯克宣布將充電功率從120KW提升至350KW。
支持歐美車企巨頭布局大功率充電的一個背景是,多數(shù)用戶希望在駕駛電動乘用車時,能夠擁有與燃油車相同的加油體驗,大功率充電就能滿足這種需求。尤其對于300公里續(xù)駛里程以上的電動汽車而言,要想打入市場,如果沒有大功率充電的支持,面臨很大的難題。
其次,商用車方面,充電時間將會直接影響到運營收益,南京南瑞集團(tuán)國際部副主任倪峰表示,從全球來看,商用車、出租車、網(wǎng)約車等營運車輛對于大功率充電的需求最為迫切。
在國內(nèi),大功率充電也開始受到關(guān)注,倪峰介紹,2016年,由中電聯(lián)和中汽研兩家單位牽頭,成立了大功率充電標(biāo)準(zhǔn)工作組,充電組成員包括充電設(shè)施廠家、連接器廠家、電纜廠家、車企和電池企業(yè),將近20家企業(yè)參與了這方面工作,對大功率充電技術(shù)進(jìn)行了探討和研究,也做了相關(guān)實驗和設(shè)計。
對于如何實現(xiàn)大功率充電,國內(nèi)目前有兩種技術(shù)路徑,一是沿用2015版充電連接器,該方案可以與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)端面兼容,但難以改進(jìn)現(xiàn)有的不足,提升空間有限;二是重新設(shè)計具有向前兼容但物理結(jié)構(gòu)有所改進(jìn)的連接器,改進(jìn)現(xiàn)有方案的部分固有問題,減小尺寸,提升安全性能,能更好地適應(yīng)新的工作方式,但該方案需要采用轉(zhuǎn)接頭的方式實現(xiàn)向前兼容。
不能忽視的是,無論通過何種方式實現(xiàn)大功率充電,都會對于整車、動力電池、充電零部件以及充電設(shè)備都提出嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
對于整車企業(yè)而言,應(yīng)研發(fā)高電壓平臺車型。高工鋰電了解,國外的車企已經(jīng)嘗試將乘用車的電壓平臺提升到了1000V,而我國即便是商用車的電壓平臺最高也只達(dá)到了820V。因此,業(yè)內(nèi)建議我國乘用車企業(yè)趁著大功率充電還沒有到來之前,要將高電壓平臺的產(chǎn)品列入到研發(fā)規(guī)劃之中,甚至可以根據(jù)國內(nèi)電動汽車市場的發(fā)展情況有序地推進(jìn)研發(fā),并驗證技術(shù)可行性,且不可由于技術(shù)門檻高而不去嘗試,防止重蹈覆轍,繼續(xù)走用“市場換技術(shù)”老路。
在充電零部件上,部件供應(yīng)商應(yīng)注重高壓零部件的研發(fā)。北京新能源汽車股份有限公司技術(shù)高級經(jīng)理白健介紹,大功率充電技術(shù)需要改進(jìn)PEU(動力控制單元),如:MCU(電機(jī)控制單元)中IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)需要重新選型、OBC(車載充電機(jī))輸出側(cè)變壓器需要調(diào)整、電容和二極管等元器件要選用900V以上的耐壓等級器件;DC/DC方面,也需要調(diào)整輸入側(cè)變壓器;動力電池系統(tǒng)(BMS)和整車控制系統(tǒng)(VCU)方面,主要是溫度方面?zhèn)鞲衅鞯脑黾樱刂撇呗院捅Wo(hù)策略的調(diào)整和設(shè)計。另外,高壓線束方面也需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。
以IGBT為例,如果系統(tǒng)是300V,IGBT電壓等級需要600V,國產(chǎn)的產(chǎn)品即可滿足要求。但如果系統(tǒng)是1000V,IGBT電壓等級需要達(dá)到1400V,則只能從國外進(jìn)口,而且國外能生產(chǎn)的企業(yè)也不多,如三菱、英飛凌。
而如果IGBT提高到1700V的,則只有英飛凌可以提供,況且壟斷企業(yè)的產(chǎn)品售價也不會便宜。因此,我國零部件供應(yīng)商應(yīng)把自身的技術(shù)研發(fā)規(guī)劃與全球電動汽車的發(fā)展趨勢相結(jié)合,盡早突破高壓零部件的技術(shù)障礙,實現(xiàn)國產(chǎn)化,為“彎道超車”做好準(zhǔn)備。
對于動力電池企業(yè)而言,應(yīng)關(guān)注高比能量的快充電池研發(fā)。假設(shè)未來電動汽車平均續(xù)航里程為500km,每百公里耗電量為20kWh,因此,需要搭載100kWh的電量,同時又要保證在350kW的充電功率下,充電時間在10-20分鐘(充電功率設(shè)定在350kW),就現(xiàn)階段我國車用鋰離子動力電池行業(yè)整體水平而言,面臨的挑戰(zhàn)還是比較嚴(yán)峻的。
首先,對于乘用車而言,電池的單體能量密度要達(dá)到300Wh/kg,否則對于100kWh的電量裝載難度較大(重量和體積都是瓶頸);其次,充電倍率也要在2-6C,否則無法保證充電時間。由于鋰離子電池的特性決定了能量密度與充電倍率是魚和熊掌不可兼得的,單獨實現(xiàn)高能量密度或較大的充電倍率還比較容易,但如何平衡這兩種特性是我國動力電池企業(yè)必須要面對的問題。
此外,充電設(shè)備企業(yè)應(yīng)提早布局柔性智能充電技術(shù)的研發(fā)。即使未來大功率充電成為事實之后,對電動汽車來講,可能還是會有一些小功率充電的車存在,這種情況下如何提高整個設(shè)備的功率兼容性,是一個比較關(guān)鍵的問題。當(dāng)電壓提升到1000V之后,如果仍然給電壓平臺為350V的車來充,用現(xiàn)有的技術(shù)方案功率利用率只有原來的1/3不到,對設(shè)備的利用率是特別低的。
因此,建議充電樁的生產(chǎn)企業(yè)要提前布局柔性智能充電技術(shù)的研發(fā),在充電模式的拓補(bǔ)上要考慮寬范圍功率的兼容性和保持全范圍的高效性。
大功率充電短期內(nèi)很難實現(xiàn)。中國電動汽車百人會執(zhí)行副理事長歐陽明高表示,我國需要啟動大功率充電方面的研究。要圍繞大功率充電展開超前研究,整車企業(yè)可以先進(jìn)行嘗試,也為標(biāo)準(zhǔn)的制定積累數(shù)據(jù)和經(jīng)驗。而到2020年前后,我國必須要把大功率充電的問題摸透,屆時將進(jìn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定。
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