鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2018年07月09日
電動車大功率快充就是當下一個聚焦點
汽車動能新舊轉換的大變革下,傳統車企不僅僅是在加快推動電動車型,同時,在充電配套設施的技術上也在加大馬力,這其中,大功率快充就是當下一個聚焦點。
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絡,目前來看,今年底可能在歐洲會建成10座以內的充電站,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,南京南瑞集團國際部副主任倪峰表示,從全球來看,商用車、出租車、網約車等營運車輛對于大功率充電的需求最為迫切。
在國內,大功率充電也開始受到關注,倪峰介紹,2016年,由中電聯和中汽研兩家單位牽頭,成立了大功率充電標準工作組,充電組成員包括充電設施廠家、連接器廠家、電纜廠家、車企和電池企業,將近20家企業參與了這方面工作,對大功率充電技術進行了探討和研究,也做了相關實驗和設計。
對于如何實現大功率充電,國內目前有兩種技術路徑,一是沿用2015版充電連接器,該方案可以與現有標準端面兼容,但難以改進現有的不足,提升空間有限;二是重新設計具有向前兼容但物理結構有所改進的連接器,改進現有方案的部分固有問題,減小尺寸,提升安全性能,能更好地適應新的工作方式,但該方案需要采用轉接頭的方式實現向前兼容。
不能忽視的是,無論通過何種方式實現大功率充電,都會對于整車、動力電池、充電零部件以及充電設備都提出嚴峻的挑戰。
對于整車企業而言,應研發高電壓平臺車型。高工鋰電了解,國外的車企已經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到了820V。因此,業內建議我國乘用車企業趁著大功率充電還沒有到來之前,要將高電壓平臺的產品列入到研發規劃之中,甚至可以根據國內電動汽車市場的發展情況有序地推進研發,并驗證技術可行性,且不可由于技術門檻高而不去嘗試,防止重蹈覆轍,繼續走用“市場換技術”老路。
在充電零部件上,部件供應商應注重高壓零部件的研發。北京新能源汽車股份有限公司技術高級經理白健介紹,大功率充電技術需要改進PEU(動力控制單元),如:MCU(電機控制單元)中IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)需要重新選型、OBC(車載充電機)輸出側變壓器需要調整、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,也需要調整輸入側變壓器;動力電池系統(BMS)和整車控制系統(VCU)方面,主要是溫度方面傳感器的增加,控制策略和保護策略的調整和設計。另外,高壓線束方面也需要進行優化設計。
以IGBT為例,如果系統是300V,IGBT電壓等級需要600V,國產的產品即可滿足要求。但如果系統是1000V,IGBT電壓等級需要達到1400V,則只能從國外進口,而且國外能生產的企業也不多,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,況且壟斷企業的產品售價也不會便宜。因此,我國零部件供應商應把自身的技術研發規劃與全球電動汽車的發展趨勢相結合,盡早突破高壓零部件的技術障礙,實現國產化,為“彎道超車”做好準備。
對于動力電池企業而言,應關注高比能量的快充電池研發。假設未來電動汽車平均續航里程為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(充電功率設定在350kW),就現階段我國車用鋰離子動力電池行業整體水平而言,面臨的挑戰還是比較嚴峻的。
首先,對于乘用車而言,電池的單體能量密度要達到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必須要面對的問題。
此外,充電設備企業應提早布局柔性智能充電技術的研發。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備的功率兼容性,是一個比較關鍵的問題。當電壓提升到1000V之后,如果仍然給電壓平臺為350V的車來充,用現有的技術方案功率利用率只有原來的1/3不到,對設備的利用率是特別低的。
因此,建議充電樁的生產企業要提前布局柔性智能充電技術的研發,在充電模式的拓補上要考慮寬范圍功率的兼容性和保持全范圍的高效性。
大功率充電短期內很難實現。中國電動汽車百人會執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,整車企業可以先進行嘗試,也為標準的制定積累數據和經驗。而到2020年前后,我國必須要把大功率充電的問題摸透,屆時將進行相關標準的制定。
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