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中外齐头并进推动大功率汽车充电 考验连接器成本、安全控制

2018-10-08 14:25:48 来源:大比特商务网 作者:郭贤兰 点击:341

【大比特导读】 一直以来,虽然新能源汽车产业迎来了国家战略层面的力挺,但消费者的信心仍未真正树立。一方面是因为充电设施得到布局跟不上,而导致“充电难”。但随着充电桩运营越来越成熟,以及中日标准的统一,充电将不再难。另一方面,“充电慢”也影响了新能源汽车的发展和消费体验。

  一直以来,虽然新能源汽车产业迎来了国家战略层面的力挺,但消费者的信心仍未真正树立。一方面是因为充电设施得到布局跟不上,而导致“充电难”。但随着充电桩运营越来越成熟,以及中日标准的统一,充电将不再难。另一方面,“充电慢”也影响了新能源汽车的发展和消费体验。

  但随着中日大功率充电技术标准的统一,相信充电点慢问题也将得到解决,新能源汽车的两座大山将彻底被扫平,连接器需求将大幅增长。

充电桩

  大功率充电 国外领先

  充电太慢,过于浪费时间是制约电动车发展的主要原因之一,市场普遍渴望快充技术,大功率充电需求强烈。

  南京南瑞集团国际部副主任倪峰表示,大功率充电的需求是非常明确的,无论国内外,商用车、出租车、网约车等车辆都有非常急切、迫切的需求。

  深圳巴斯巴科技有限公司电池项目专案总监王占军也认为,快充是解决充电慢的主要方式,快充必然会成为主流。虽然,目前国内的技术还是存在有瓶颈,但未来慢慢会更倾向于产品怎么能够更适用于市场化。充电标准的统一既技术提升国内的技术,也是给市场一个冲击。

  “恒功率技术要求和大功率充电是现阶段充电桩行业里的热门话题,这对于提高充电设施利用率具有重要作用,”深圳英飞源技术有限公司朱春辉表示。

  据倪峰透露,欧美企业准备第一步在2017、2018年左右,实现150千瓦以上的大功率充电。在2020年前后,欧美企业将实现350千瓦及以上的大功率充电。

  2017年,欧洲包括宝马、戴姆勒、保时捷、奥迪等车企和美国福特成立了合资公司,希望用2年的时间在欧洲建立大功率充电网络。今年底将会在欧洲会建成10座以内的充电站,2019年计划建成400余座350千瓦以上的充电站。

  近日,瑞士ABB公司推出了Terra High Power DC快充充电桩,输出功率可以达到350千瓦,几乎是特斯拉超级充电桩的三倍。

  同时,车企也计划推出相关大功率充电车型。奔驰AMG Project One、奥迪AICON和保时捷919 Hybrid等车型配备800V高性能动力总成。

  800V的高压电池组及其配套的充电设备进一步将目前快充130~150kW充电功率,向350kW大幅提升。这使得充电功率大大增加,从而缩短充电时间,对电动汽车的市场推广起到很大帮助。

充电桩

  国内迅速跟进

  目前,国内市场小型车辆使用的充电桩功率基本上都在60kW左右,120kW的充电桩还比较少。

  “国外比国内可能领先半年时间,”星星充电执行董事郑隽一分析到,“比如在连接器方面,国内做连接器的企业可能还在犹豫。其实,单纯从技术的角度考量,国内外可能并没有太大的差距,而一旦犹豫,可能就会落后于别人。另一方面,使用哪种连接器方案,也需要车企配合着一起做,但是很多车企其实并没有下定决心统一协调推进。因此,国内企业的协同性还需进一步提升。”

  事实上,国内企业已经进行了大功率快充技术的研发,比如星星充电、万马新能源等企业研发了360kW及更大功率的快充产品。据悉,万马新能源计划在2019年推出更大功率的快充产品,2020年开始做部分规模化的市场推广。

  3月27日,国家电网发布2018年第一批充电设备招标文件,首次出现了输出电压DC500-950V、单元充电电流500A、功率475kW的招标需求。而早在2017年12月,天津市就率先建立了首座360kW大功率直流快充电站,该站采用大功率直流充电技术,最大充电电流可达到400A。

  据倪峰介绍,目前由充电联盟和中汽研两家单位牵头,成立了大功率充电标准工作组。第一步的电压平台可能定在700V左右,电流可能会将400-500安培作为起步点。2019年前后将大功率充电标准制定完成。

  万马爱充负责人李悦认为:“目前,虽然国外在大功率快充产业和技术上稍微快了一点,但是并没有太多绝对的技术门槛,主要还是成本问题。未来,具体如何实现,还要看谁能够在产业内对成本和性价比率先实现突破,形成规模推广,这才是最关键。”

充电桩

  大功率技术方向

  在解决充电慢问题上,提升充电功率加快充电速度是重要的途径。但有着不同的技术方向。

  据李悦介绍:“产业发展基本有两个方向,一个是在现有功率要求范围内做产品叠加,比如用两个250A的充电枪进行充电,从而达到500A的大电流充电效果;另外,国外推出了单枪电流大于250A的产品,电压或超过1000V。目前,欧洲也正在推相关的产品。”

  而倪峰表示,目前常用的大功率充电一般分两种:标准运行方式和特殊运行方式。标准运行方式,是通过加大电缆截面,多连接器,提高载流能力,但这种方式会导致电缆重量增加,操作不方便。而特殊运行方式采用热管理技术,即增加冷却方式。普通方式承载350安培或者400安培电流时,需要110平方米的电缆,而增加冷却只需要50-70平方米。

  当采用大功率充电的时候,单位时间传输的能量会增加,而温升同样会增加很多,如散热不畅,可能会造成大的安全事故,所以需要在整个电路设计上增加更多的温度检测以及保护措施,比如给线缆和充电枪(以及其他高压连接器)配备冷却系统。

  倪峰说,IEC61851增加了大功率充电后,新标准对于温度点有了明确的要求,包括测试、工作方式等。

  郑隽一也认为:“大功率快充需要考虑充电热管理问题,现在我们采用的是液体冷却方案,在电缆和充电枪之间设置一个专门的循环通道,通道内加入起散热作用的液体,通过动力泵推动液体循环从而把热量带出。液体冷却方式还可以缩小电缆直径,使用户用起来更加方便,而且国际上通用的也是这种方案。”

  据ITT Cannon市场总监Lorenzo Bonadeo介绍,ITT公司最近推出了一个新的大功率系统的1000伏高压的充电系统。本系统是基于液体冷却的电缆和连接器,与一个特制的冷却模块组成,最大工作电流可到500A,支持ccs-1和ccs-2接口。

  连接器难点及挑战

  新能源汽车使用大容量锂电池,其工作电压的范围从传统汽车的14V蹿升至400~600V,因而需要汽车电子电气架构的全面改进。

  朱春辉表示,单说充电模块的话,满足大功率充电的要求并不难,相反充电桩其他的部件却面临着诸多挑战。

  其中,连接器作为关键零部件首当其冲。

  倪峰认为,大功率充电的连接器设计有一个难点,即温度测量值怎么得到。需要对整个充电过程的温度点进行测试,还要对整个充电过程的时间加速度有一定预判,所以这就是需要做连接器连接厂家,包括充电厂家要对温度有很精确的把握。

  另一方面,大功率充电需要连接器提供更好地安全保障。

  高压接插件连同线束连接的动力总成系统,不仅是车辆驱动的关键能源输送线,影响车辆功能及性能,同时,也是一个影响安全性能的关键因素,会引起车辆抛锚、着火,甚至会产生电击,从而车辆使用者的生命安全。

  HUBER+SUHNER市场部经理Marc-André Beck表示,从来没有一个用户能够无需特殊培训就能在运行400KW时操作连接器和电缆。安全是首要的设计目标。

  “快充主要考验对大电流的承受能力和充电过程中安全性能的保障。”合肥特威尔电源系统有限公司市场经理卢明波说道。

  除此之外,电动汽车接口所需满足的要求由于多样性而对连接器性能提出更为严格的要求。高插拔次数、载流能力、耐热性和抗震动性是企业产品开发重点要考虑的因素。

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