中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊:為進(jìn)一步貫徹落實(shí)2017年8月29日“兩會(huì)”精神宣貫會(huì)的會(huì)議精神,根據(jù)國(guó)家能源局和工信部的有關(guān)要求--“充電聯(lián)盟要密切跟蹤國(guó)際上大功率充電技術(shù)發(fā)展,加快促進(jìn)我國(guó)大功率充電技術(shù)的基礎(chǔ)研究……”,中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)充電基礎(chǔ)設(shè)施促進(jìn)聯(lián)盟(簡(jiǎn)稱(chēng)“聯(lián)盟”)設(shè)立快速充電系統(tǒng)聯(lián)合行動(dòng)專(zhuān)項(xiàng)。本次專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng),旨在以國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)實(shí)際快速充電需求為導(dǎo)向,當(dāng)前動(dòng)力電池實(shí)際快速充電性能為基礎(chǔ),結(jié)合車(chē)輛端高壓電子零部件實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)狀,聯(lián)合整車(chē)制造企業(yè)、動(dòng)力電池企業(yè)、電子零部件企業(yè)、充電樁和電纜、連接器等企業(yè)以快速充電系統(tǒng)產(chǎn)品化為導(dǎo)向加快促進(jìn)、研制快速充電系統(tǒng)并進(jìn)行實(shí)證試驗(yàn)?,F(xiàn)將調(diào)研情況匯總?cè)缦拢?
一、調(diào)研背景及目的
(一)調(diào)研背景
隨著中央政府的大力支持,各方的不懈努力,我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)獲得快速發(fā)展,技術(shù)水平逐步提高,尤其是動(dòng)力電池技術(shù)發(fā)展較快。得益于動(dòng)力電池能量密度和充電倍率的不斷提升,電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)駛里程得以大幅提升,充電時(shí)長(zhǎng)逐步縮短。一方面,除了限牌、限行等政策引導(dǎo)外,電動(dòng)汽車(chē)能否被廣大用戶所接受還取決于電動(dòng)汽車(chē)的品質(zhì)和使用體驗(yàn)?zāi)芊窠咏虺絺鹘y(tǒng)燃油車(chē),其中能源補(bǔ)給效率便是較為直觀的衡量指標(biāo)。另一方面,國(guó)內(nèi)地域廣茂,用車(chē)情況復(fù)雜,根據(jù)車(chē)輛用途及使用環(huán)境的不同,又催生出不同的充電需求和充電場(chǎng)景。
自2016年以來(lái)日本、美國(guó)以及歐洲等國(guó)家和地區(qū)都提出了快速充電解決方案,并在有計(jì)劃的開(kāi)展相關(guān)工作,其中日本定義當(dāng)前的快速充電功率為120~180kW,美國(guó)以特斯拉為代表的車(chē)型現(xiàn)階段已能實(shí)現(xiàn)120kW充電功率,歐洲也明確提出350kW的快速充電功率,而我國(guó)目前還沒(méi)有形成快速充電系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)和解決方案。同時(shí)根據(jù)2017年8月29日“兩會(huì)”精神宣貫會(huì)的會(huì)議精神和國(guó)家能源局、工信部的有關(guān)要求--“充電聯(lián)盟要密切跟蹤國(guó)際上大功率充電技術(shù)發(fā)展,加快促進(jìn)我國(guó)大功率充電技術(shù)的基礎(chǔ)研究……”,聯(lián)盟決定設(shè)立和啟動(dòng)“中國(guó)充電聯(lián)盟快速充電系統(tǒng)聯(lián)合行動(dòng)專(zhuān)項(xiàng)”,并以此為基礎(chǔ)開(kāi)展快速充電系統(tǒng)的實(shí)證試驗(yàn)。雖然我國(guó)快速充電系統(tǒng)及技術(shù)方案確立過(guò)程中有必要借鑒國(guó)外的發(fā)展經(jīng)驗(yàn),但更多的需要結(jié)合我國(guó)實(shí)際國(guó)情,并充分開(kāi)展快速充電系統(tǒng)的實(shí)證試驗(yàn)以積累相關(guān)數(shù)據(jù)為我國(guó)快速充電系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展提供支撐。
(二)調(diào)研目的
以國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)實(shí)際快速充電需求為導(dǎo)向,當(dāng)前動(dòng)力電池實(shí)際快速充電性能為基礎(chǔ),輔以車(chē)輛端高壓電子零部件實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)狀,結(jié)合國(guó)內(nèi)車(chē)企對(duì)車(chē)輛端的續(xù)駛里程、充電功率等技術(shù)指標(biāo)的實(shí)際情況和中長(zhǎng)期規(guī)劃,聯(lián)合整車(chē)制造企業(yè)、動(dòng)力電池企業(yè)、電子零部件企業(yè)、充電樁和電纜、連接器等企業(yè)以快速充電系統(tǒng)產(chǎn)品化為原則定義出適合我國(guó)國(guó)情的快速充電系統(tǒng)條件,引導(dǎo)技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用并進(jìn)行實(shí)證試驗(yàn)。
二、參與調(diào)研單位
此次調(diào)研由中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)充電基礎(chǔ)設(shè)施促進(jìn)聯(lián)盟與中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心(技術(shù)協(xié)同委員會(huì))共同組織,國(guó)內(nèi)主流整車(chē)制造企業(yè)、充電設(shè)施制造企業(yè)、動(dòng)力電池制造企業(yè)、充電接口制造企業(yè)、充電設(shè)施運(yùn)營(yíng)企業(yè)等派代表參加了此次調(diào)研活動(dòng),參與調(diào)研單位詳細(xì)信息見(jiàn)“表1 參與調(diào)研單位信息表”。
表1 參與單位信息表
三、調(diào)研方法
此次調(diào)研方式主要分為以下幾種:
◆組織專(zhuān)家調(diào)研組實(shí)地調(diào)研整車(chē)制造企業(yè)、充電設(shè)施制造企業(yè)、動(dòng)力電池制造企業(yè)、充電接口制造企業(yè)、充電設(shè)施運(yùn)營(yíng)企業(yè)等有關(guān)單位,以國(guó)內(nèi)各相關(guān)企業(yè)關(guān)于充電技術(shù)的現(xiàn)狀和中長(zhǎng)期規(guī)劃為基礎(chǔ)并圍繞快速充電技術(shù)展開(kāi)進(jìn)行座談。
◆對(duì)整車(chē)制造企業(yè)、充電設(shè)施制造企業(yè)、動(dòng)力電池制造企業(yè)、充電接口制造企業(yè)等相關(guān)企業(yè)進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查。
四、國(guó)外情況
(一)日本
1、用戶需求
據(jù)日本經(jīng)產(chǎn)省對(duì)日本電動(dòng)車(chē)用戶的調(diào)研結(jié)果顯示,日本有60%以上的用戶希望電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)駛里程能夠達(dá)到300公里以上,并希望縮短充電時(shí)間。
目前,日本方面希望通過(guò)對(duì)現(xiàn)有充電設(shè)施改造,實(shí)現(xiàn)車(chē)輛充電6-7分鐘行駛100公里的快速充電,滿足用戶需求。
2、技術(shù)要求
日本CHAdeMO協(xié)議會(huì)目前將快速充電功率定義在120~180kW,最大充電電流300A,并要求充電接口端子溫度如超過(guò)90℃,充電設(shè)施應(yīng)在10s內(nèi)主動(dòng)停止充電。
到2020年充電功率將提高到150~200kW,最大充電電流400A,電壓平臺(tái)設(shè)定為500V。到2025年以后充電功率將進(jìn)一步提高到350~400kW,最大充電電流400A,電壓平臺(tái)設(shè)定為1000V。
3、發(fā)展現(xiàn)狀
日本CHAdeMO協(xié)會(huì)于2017年3月,組織開(kāi)展了基于快速充電原型車(chē)的快速充電兼容性試驗(yàn)。
在充電接口及電纜采用自然風(fēng)冷情況下,通過(guò)在現(xiàn)有充電設(shè)施基礎(chǔ)上采用導(dǎo)體截面積70mm2電纜,可實(shí)現(xiàn)快速充電。增加溫度傳感器、熱管理保險(xiǎn)絲后,可在使用截面積為40mm2電纜情況下,實(shí)現(xiàn)短時(shí)間快速充電,最大充電電流達(dá)到300A以上。
在充電接口及電纜采用液冷后情況下,使用30mm2截面積電纜,即可實(shí)現(xiàn)最大充電電流300A以上的快速充電。充電操作便利性得到很好的提升。
根據(jù)日本方面對(duì)電動(dòng)車(chē)動(dòng)力電池技術(shù)發(fā)展前景的預(yù)估,在2025年之前達(dá)到2C以上充電倍率的可能性較小,可進(jìn)行200kW以上功率充電的車(chē)輛,僅限于搭載了容量為200kWh以上動(dòng)力電池的大型車(chē)輛。預(yù)計(jì)到2025年以后,全固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,充電倍率才將得到較大幅度提高。
CHAdeMO協(xié)會(huì)目前已制定了150kW級(jí)別快速充電標(biāo)準(zhǔn),計(jì)劃于今年開(kāi)始起草350kW級(jí)別快速充電標(biāo)準(zhǔn)。但由于日本市場(chǎng)上并不具備使用350kW充電設(shè)施的電動(dòng)汽車(chē),暫不會(huì)建設(shè)充電功率達(dá)350kW的充電設(shè)施。預(yù)計(jì)到2020年,將建設(shè)充電功率為350kW的充電設(shè)施,但會(huì)配置多把充電槍?zhuān)瑢⒊潆姽β蔬M(jìn)行分配。
CHAdeMO協(xié)會(huì)認(rèn)為350kW快速充電系統(tǒng)所配備的充電電纜將會(huì)較粗,同時(shí)充電槍將較為笨重,人手操作將變得困難,未來(lái)更可能采用自動(dòng)充電、充電弓等方式來(lái)完成快速充電。
(二)歐洲
1、用戶需求
據(jù)中德電動(dòng)汽車(chē)充電項(xiàng)目在2016年對(duì)634名電動(dòng)汽車(chē)用戶進(jìn)行的問(wèn)卷調(diào)查顯示,約69%的用戶認(rèn)為續(xù)駛里程在300km以上的電動(dòng)汽車(chē)才能夠滿足日常出行需要,而65%的用戶認(rèn)為400~600km是最理想的電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航里程。
用戶對(duì)于快速完成車(chē)輛充電有較普遍需求,87%的用戶希望能夠在30分鐘內(nèi)充滿80%電量,而44%的受訪者更是希望充電時(shí)間能夠縮短到15分鐘以內(nèi)。
2、技術(shù)要求
歐洲首次提出350kW大功率充電概念,目前,歐洲已經(jīng)在歐洲標(biāo)準(zhǔn)體系的基礎(chǔ)上完成了350kW大功率充電標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè),標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)大功率充電所帶來(lái)的充電安全、溫升控制、通信協(xié)議等問(wèn)題進(jìn)行了解決。
2017年3月,國(guó)際電工委員會(huì)TC69MT5-6工作組在荷蘭代爾夫特召開(kāi)電動(dòng)汽車(chē)大功率充電國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第一次會(huì)議。會(huì)議對(duì)電動(dòng)汽車(chē)大功率充電標(biāo)準(zhǔn)的制定原則、預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)進(jìn)行了討論。
3、發(fā)展現(xiàn)狀
2016年大眾、寶馬、戴姆勒、奧迪等整車(chē)制造企業(yè)聯(lián)合成立合資公司,在歐洲高速公路和主干道沿線,建設(shè)大功率充電運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò),預(yù)計(jì)建設(shè)400座大功率快速充電站,站間距不超過(guò)120km。該運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)2017年開(kāi)始投資建設(shè),預(yù)計(jì)2019年建設(shè)完成并投運(yùn),主要針對(duì)特定需求電動(dòng)汽車(chē)車(chē)主提供大功率充電服務(wù)。
歐洲大功率充電設(shè)施充電電壓預(yù)計(jì)最高將達(dá)到1000V,充電電流最高達(dá)到500A,充電功率最高達(dá)到350kW,電動(dòng)汽車(chē)將在30分鐘內(nèi)完成充電。
(三)美國(guó)
1、用戶需求
美國(guó)當(dāng)前的大功率充電技術(shù)是以特斯拉為應(yīng)用案例的超級(jí)充電站,2012年超級(jí)充電站建立之初,只能進(jìn)行120kW的電能傳輸。為進(jìn)一步提升用戶充電體驗(yàn),特斯拉對(duì)超級(jí)充電站的電力傳輸容量進(jìn)行了升級(jí)。目前加州一些超級(jí)充電站的輸出電功率提升到了145kW。不過(guò)在綜合了特斯拉超級(jí)充電站升級(jí)后的輸出充電功率和特斯拉電池的充電容量后,特斯拉汽車(chē)已經(jīng)是目前量產(chǎn)電動(dòng)汽車(chē)中充電速度最快的車(chē)型。例如,Model S和Model X在充電半小時(shí)后,行駛里程可以達(dá)到273.6公里。
2、技術(shù)要求
2016年美國(guó)能源部與其合作單位將共同開(kāi)展電動(dòng)汽車(chē)350 kW、10分鐘直流快速充電的技術(shù)可行性研究;
美國(guó)充電網(wǎng)絡(luò)公司ChargePoint發(fā)布ExpressPlus的模塊化充電系統(tǒng)。充電站業(yè)主目前只需要安裝基本輸出功率為125kW的充電樁,隨著時(shí)間的推移,配備大電池組的電動(dòng)汽車(chē)普及之后,這些業(yè)主可以通過(guò)升級(jí)Express Plus系統(tǒng)輕松將輸出功率增大至400kW。ChargePoint公司還預(yù)計(jì)將會(huì)使用液冷技術(shù)來(lái)解決400kW功率給電纜帶來(lái)的壓力。
3、發(fā)展現(xiàn)狀
特斯拉在2012年就推出了充電功率達(dá)到120kW、充電電流為350A的充電設(shè)施,電動(dòng)汽車(chē)在充電7~8分鐘后可行駛100km。2017年特斯拉方面預(yù)計(jì)將全面升級(jí)特斯拉超級(jí)充電樁,將充電功率將目前的120kW提升到350kW。
(四)國(guó)外情況匯總
日本方面發(fā)展快速充電的態(tài)度較為謹(jǐn)慎,對(duì)充電功率大幅提高可能帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)更為關(guān)注,未來(lái)三年內(nèi)計(jì)劃將快速充電功率控制在150kW~200kW范圍內(nèi),并認(rèn)為到2025年電動(dòng)汽車(chē)充電功率將很難達(dá)到350kW。而歐美地區(qū)在快速充電領(lǐng)域的發(fā)展方向主要是由大型整車(chē)制造企業(yè)主導(dǎo),采取跨越式發(fā)展,將快速充電功率定義在350 kW~400 kW,歐洲地區(qū)未來(lái)定義的快速充電電流將達(dá)到500A,并采用1000V電壓平臺(tái)。
五、國(guó)內(nèi)充電技術(shù)現(xiàn)狀
通過(guò)與被調(diào)研企業(yè)代表的座談以及問(wèn)卷調(diào)查,對(duì)我國(guó)充電行業(yè)的現(xiàn)狀有了一定的了解,現(xiàn)分別從車(chē)輛電壓平臺(tái)、車(chē)輛充電電流、車(chē)輛充電功率、直流充電設(shè)施充電電壓、直流充電設(shè)施充電功率等五方面情況匯總?cè)缦隆?
(一)車(chē)輛電壓平臺(tái)
乘用車(chē)方面,電壓平臺(tái)普遍在240~500V之間,其中比亞迪計(jì)劃通過(guò)提高電壓平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)快速充電,量產(chǎn)乘用車(chē)充電電壓最高將達(dá)到750V。
商用車(chē)方面,電壓平臺(tái)在200~830V之間。使用最高充電電壓為830V的直流充電設(shè)施,可滿足國(guó)內(nèi)主流純電動(dòng)商用車(chē)充電電壓需求?,F(xiàn)根據(jù)已收集到的國(guó)內(nèi)量產(chǎn)新能源車(chē)型的電壓平臺(tái)信息,整理成“表3量產(chǎn)車(chē)型電壓平臺(tái)范圍表”及“圖1量產(chǎn)車(chē)型電壓平臺(tái)范圍圖”。
圖1量產(chǎn)車(chē)型電壓平臺(tái)范圍圖
(二)車(chē)輛充電電流
乘用車(chē)方面,充電電流普遍在0~200A之間,其中江淮量產(chǎn)乘用車(chē)充電電流最高可達(dá)到240A。
商用車(chē)方面,充電電流普遍在0~500A之間,其中珠海銀隆量產(chǎn)商用車(chē)可進(jìn)行最高600A充電。由于國(guó)內(nèi)目前滿足GB/T20234.1-2015、GB/T 20234.3-2015的充電接口最大載流值為250A,故充電電流高于250A的商用車(chē),普遍采用雙槍甚至三槍來(lái)完成日常充電?,F(xiàn)根據(jù)已收集到的國(guó)內(nèi)量產(chǎn)新能源車(chē)型的充電電流信息,整理成“表4量產(chǎn)車(chē)型充電電流范圍表”及“圖2量產(chǎn)車(chē)型充電電流范圍圖”。
圖2量產(chǎn)車(chē)型充電電流范圍圖
(三)車(chē)輛充電功率
乘用車(chē)方面,充電功率普遍在0~75kW之間,其中江淮量產(chǎn)乘用車(chē)充電功率最高可達(dá)到100kW。
商用車(chē)方面,充電功率在0~360kW之間。主要采用單槍、雙槍或三槍充電,少部分產(chǎn)品會(huì)根據(jù)特殊需求或特殊場(chǎng)站規(guī)劃,采用受電弓進(jìn)行充電。現(xiàn)根據(jù)已收集到的國(guó)內(nèi)量產(chǎn)新能源車(chē)型的充電功率信息,整理成“表5量產(chǎn)車(chē)型充電功率范圍表”及“圖3量產(chǎn)車(chē)型充電功率范圍圖”。
圖3量產(chǎn)車(chē)型充電功率范圍圖
六、調(diào)研信息匯總
經(jīng)過(guò)為期四個(gè)月的調(diào)研,與各被調(diào)研企業(yè)代表針對(duì)快速充電系統(tǒng)進(jìn)行了全面詳細(xì)的座談。收集了被調(diào)研企業(yè)對(duì)未來(lái)快速充電的技術(shù)指標(biāo)、產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈、發(fā)展模式以及發(fā)展所面臨的問(wèn)題等信息,匯總?cè)缦隆?
(一)整車(chē)制造企業(yè)
此次調(diào)研先后前往的整車(chē)制造企業(yè)分別為,比亞迪汽車(chē)工業(yè)有限公司、廣州汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司汽車(chē)工程研究院、珠海銀隆新能源有限公司、安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司、東風(fēng)汽車(chē)集團(tuán)有限公司、鄭州宇通客車(chē)股份有限公司、上海汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司、重慶長(zhǎng)安電動(dòng)汽車(chē)有限公司、北京電動(dòng)汽車(chē)股份有限公司。
1、比亞迪
◆技術(shù)指標(biāo)
(1)乘用車(chē)
車(chē)輛電壓平臺(tái)到2025年不會(huì)超過(guò)750V,車(chē)載動(dòng)力電池容量為70~90kWh。到2020年左右,最大充電電流達(dá)到200~300A,最大充電功率達(dá)到150~200kW;到2025年,最大充電電流達(dá)到300~400A,最大充電功率達(dá)到200~300kW。
面向乘用車(chē)的快速充電設(shè)施輸出電壓達(dá)到750V,輸出功率達(dá)到150~300kW,滿足車(chē)輛20分鐘內(nèi)充滿80%電量的需求,輸出功率無(wú)需達(dá)到350~500kW。現(xiàn)將企業(yè)對(duì)快速充電系統(tǒng)的技術(shù)需求整理成“表6 快速充電系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)-比亞迪-乘用車(chē)”。
表6快速充電系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)-比亞迪-乘用車(chē)
(2)商用車(chē)
到2020年車(chē)輛電壓平臺(tái)保持在750V,車(chē)載動(dòng)力電池容量會(huì)根據(jù)不同的需求做調(diào)整,最大充電電流達(dá)到500A,最大充電功率達(dá)到350kW。
面向商用的快速充電設(shè)施輸出電壓保持在750V,輸出功率達(dá)到350kW以上?,F(xiàn)將企業(yè)對(duì)快速充電系統(tǒng)的技術(shù)需求整理成“表7 快速充電系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)-比亞迪-商用車(chē)”。
表7快速充電系統(tǒng)需求指標(biāo)-比亞迪-商用車(chē)
◆核心部件
動(dòng)力電池:自主研發(fā)、生產(chǎn)動(dòng)力電池。發(fā)展快速充電需要重點(diǎn)關(guān)注動(dòng)力電池的散熱問(wèn)題。目前來(lái)看,短時(shí)間內(nèi)很難有乘用車(chē)動(dòng)力電池可以在保證充電安全的前提下滿足歐洲方面所提到的350kW大功率充電。
高壓零部件:目前,量產(chǎn)車(chē)上已在使用自主生產(chǎn)的600V等級(jí)高壓零部件。過(guò)度提高電壓平臺(tái)等級(jí),會(huì)大幅增加高壓零部件成本,進(jìn)而增加整車(chē)制造成本。
快速充電接口:車(chē)輛端的充電接口數(shù)量和尺寸已經(jīng)重新按照2015版五項(xiàng)國(guó)標(biāo)的相關(guān)要求進(jìn)行修改,快速充電接口應(yīng)與現(xiàn)有接口兼容。若今后針對(duì)快速充電采用新接口,且使用“快速充電轉(zhuǎn)接頭”來(lái)保證與2015版新國(guó)標(biāo)充電接口的兼容,需要高度關(guān)注其充電安全性。
◆快速充電體系發(fā)展
城市交通形態(tài)會(huì)隨著高鐵、輕軌、云軌等軌道交通的發(fā)展而發(fā)生改變,公交運(yùn)營(yíng)企業(yè)排班方案的調(diào)整,都將直接影響電動(dòng)大巴車(chē)的定型參數(shù),從而影響電動(dòng)大巴車(chē)的充電模式,故快速充電體系的確立需根據(jù)用戶群體、產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展、城市規(guī)劃等進(jìn)行多方面考慮。
◆問(wèn)題和挑戰(zhàn)
短時(shí)間內(nèi)大幅度提高充電功率,會(huì)明顯增加整車(chē)制造成本,并對(duì)車(chē)輛安全性帶來(lái)巨大挑戰(zhàn),建議發(fā)展快速充電需結(jié)合我國(guó)實(shí)際國(guó)情。
歐洲車(chē)企相對(duì)于國(guó)內(nèi)車(chē)企,其具備品牌溢價(jià)優(yōu)勢(shì)和高壓零部件產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì),全面推廣350kW充電功率對(duì)其更為有利。
2、廣汽
◆技術(shù)指標(biāo)
通過(guò)是提升電壓平臺(tái)實(shí)現(xiàn)快速充電,到2020年車(chē)輛電壓平臺(tái)為700-800V,車(chē)載動(dòng)力電池容量滿足300km以上續(xù)駛里程。到2020年左右,最大充電電流達(dá)到200A,最大充電功率達(dá)到100kW;到2025年會(huì)有進(jìn)一步提升。
面向乘用車(chē)的快速充電設(shè)施輸出電壓達(dá)到750V,滿足車(chē)輛15分鐘內(nèi)充滿80%電量的需求。現(xiàn)將企業(yè)對(duì)快速充電系統(tǒng)的技術(shù)需求整理成“表8 快速充電系統(tǒng)需求指標(biāo)-廣汽-乘用車(chē)”。
表8快速充電系統(tǒng)需求指標(biāo)-廣汽-乘用車(chē)
◆核心部件
動(dòng)力電池:未來(lái)的快速充電型電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)實(shí)現(xiàn)4C以上的充電倍率。但在達(dá)到循環(huán)壽命以及合理能量密度的前提下,動(dòng)力電池供應(yīng)商目前無(wú)法批量生產(chǎn)滿足4C充電倍率的產(chǎn)品。發(fā)展快速充電需要重點(diǎn)關(guān)注動(dòng)力電池的散熱問(wèn)題,重點(diǎn)研究電池冷卻技術(shù)。
高壓零部件:目前已建立合作的高壓零部件供應(yīng)商,如電機(jī)、電機(jī)控制器、空調(diào)壓縮機(jī)等,尚沒(méi)有滿足快速充電所需的高電壓平臺(tái)產(chǎn)品。
快速充電接口:2011版舊國(guó)標(biāo)充電接口升級(jí)為2015版新國(guó)標(biāo)充電接口,已經(jīng)給企業(yè)帶來(lái)了較大影響,車(chē)輛端的充電接口數(shù)量和尺寸已經(jīng)重新按照2015版五項(xiàng)國(guó)標(biāo)的相關(guān)要求進(jìn)行修改,快速充電接口應(yīng)與現(xiàn)有接口兼容。另一方面,發(fā)展快速充電需保證車(chē)輛插頭溫升在合理范圍,同時(shí)需避免連接車(chē)輛插頭的充電線纜過(guò)重,保證用戶進(jìn)行充電接口插拔的便利性。
◆快速充電體系發(fā)展
發(fā)展快速充電可助于提高電動(dòng)汽車(chē)競(jìng)爭(zhēng)力,隨著車(chē)輛續(xù)駛里程的不斷提升,同時(shí)電動(dòng)汽車(chē)具備傳統(tǒng)能源汽車(chē)無(wú)法達(dá)到的性能優(yōu)勢(shì),在未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)如能實(shí)現(xiàn)10min充滿70%電量,傳統(tǒng)車(chē)將不再具備競(jìng)爭(zhēng)力。
由于動(dòng)力電池特性,導(dǎo)致其具有快速充電區(qū)間,為保證動(dòng)力電池安全性和使用壽命,在達(dá)到一定電量后應(yīng)降低充電功率。
可通過(guò)提升充電電流和提升電壓平臺(tái)兩種技術(shù)路線來(lái)實(shí)現(xiàn)快速充電,經(jīng)綜合分析后,建議走提升電壓平臺(tái)這條技術(shù)路線。
◆問(wèn)題和挑戰(zhàn)
發(fā)展快速充電技術(shù)應(yīng)高度關(guān)注動(dòng)力電池的溫度控制和循環(huán)壽命,注意充電接口的溫度監(jiān)測(cè)、使用便利性,同時(shí)應(yīng)重視充電兼容性。
和比亞迪相同,廣汽也認(rèn)為全面推廣350kW大功率充電對(duì)歐洲車(chē)企更為有利,原因在于其在品牌溢價(jià)和高壓零部件產(chǎn)業(yè)鏈方面的優(yōu)勢(shì)。
3、珠海銀隆
◆技術(shù)指標(biāo)
到2025年,車(chē)輛電壓平臺(tái)最高電壓將保持在750V,車(chē)載動(dòng)力電池容量會(huì)根據(jù)不同的需求做調(diào)整,最大充電電流達(dá)到1000A,最大充電功率達(dá)到420~500kW。
面向商用的快速充電設(shè)施輸出電壓保持在750V,輸出功率達(dá)到500kW?,F(xiàn)將企業(yè)對(duì)快速充電系統(tǒng)的技術(shù)需求整理成“表9 快速充電系統(tǒng)需求指標(biāo)-珠海銀隆-商用車(chē)”。
表9快速充電系統(tǒng)需求指標(biāo)-珠海銀隆-商用車(chē)
◆核心部件
動(dòng)力電池:自主生產(chǎn)的鈦酸鋰動(dòng)力電池,是功率型電池,在滿足10C倍率充電的同時(shí),可保證良好的循環(huán)壽命及安全性,缺點(diǎn)是能量密度低。目前市場(chǎng)上標(biāo)稱(chēng)滿足1.5C倍率充電的能量型動(dòng)力電池,在實(shí)際使用過(guò)程中較難實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間1C倍率充電,在0.5~0.75C倍率下充電比較安全。
高壓零部件:現(xiàn)在國(guó)產(chǎn)800V以上高壓零部件很難在短時(shí)間內(nèi)獲得技術(shù)突破。
快速充電接口:建議受電弓和快速充電接口同時(shí)發(fā)展。目前車(chē)輛插頭載流能力提升主要通過(guò)添加液冷系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn),但由于車(chē)輛插頭和所連接的線纜在使用過(guò)程出現(xiàn)的跌落和車(chē)輛碾壓都可能導(dǎo)致冷卻液的泄漏,增加充電安全風(fēng)險(xiǎn)和維護(hù)成本。而采用多把車(chē)輛插頭同時(shí)對(duì)一臺(tái)車(chē)充電會(huì)降低充電便利性,因此更傾向于使用受電弓對(duì)電動(dòng)大巴車(chē)充電。
◆快速充電體系發(fā)展
快速充電是未來(lái)的發(fā)展方向,同時(shí)應(yīng)將快速充電與智能充電相結(jié)合,力求實(shí)現(xiàn)一鍵操作完成充電。
◆問(wèn)題和挑戰(zhàn)
依目前國(guó)內(nèi)情況,電動(dòng)乘用車(chē)充電功率提高到350kW,勢(shì)必大幅提升充電電流,會(huì)帶來(lái)電池母排增厚、增加發(fā)熱等問(wèn)題,對(duì)電池包及整車(chē)開(kāi)發(fā)都將帶來(lái)巨大挑戰(zhàn),需要多方面協(xié)調(diào)。
發(fā)展快速充電不能過(guò)度追求充電速度,應(yīng)同時(shí)關(guān)注動(dòng)力電池使用壽命。
4、江淮
◆技術(shù)指標(biāo)
通過(guò)提升電壓平臺(tái)實(shí)現(xiàn)快速充電,到2020年車(chē)輛電壓平臺(tái)最高達(dá)到700V,到2025年電壓平臺(tái)會(huì)將進(jìn)行調(diào)整但不會(huì)超過(guò)800V。車(chē)載動(dòng)力電池容量為60~70kWh,滿足500km以上續(xù)駛里程。到2020年左右,最大充電電流不超過(guò)200A,最大充電功率達(dá)到120kW;到2025年,最大充電電流最高將達(dá)到350A,最大充電功率達(dá)到250-300kW。
到2020年,希望面向乘用車(chē)的快速充電設(shè)施輸出電壓達(dá)到1000V,目前能夠?qū)掚妷狠敵?,充電功率達(dá)到120kW,滿足車(chē)輛30分鐘充80%電量,45分鐘充滿的需求。到2025年快速充電設(shè)施輸出電壓達(dá)到1000V,充電功率達(dá)到單槍400kW,每分鐘充電量可支持車(chē)輛行駛35km?,F(xiàn)將企業(yè)對(duì)快速充電系統(tǒng)的技術(shù)需求整理成“表10 快速充電系統(tǒng)需求指標(biāo)-江淮-乘用車(chē)”。
表10快速充電系統(tǒng)需求指標(biāo)-江淮-乘用車(chē)
◆核心部件
動(dòng)力電池:預(yù)計(jì)到2018年國(guó)產(chǎn)動(dòng)力電池將實(shí)現(xiàn)安全可靠的2C倍率充電,2020年將能實(shí)現(xiàn)3C倍率充電,如動(dòng)力電池能實(shí)現(xiàn)4C倍率充電,電動(dòng)汽車(chē)整體使用性能將達(dá)到甚至超越傳統(tǒng)燃油汽車(chē)。應(yīng)不斷提升動(dòng)力電池冷卻技術(shù),并開(kāi)發(fā)滿足低成本梯次利用的電池包。
高壓零部件:800V電壓等級(jí)的整車(chē)高壓電氣系統(tǒng)以及高效耐熱的SiC功率材料目前國(guó)內(nèi)企業(yè)還無(wú)法生產(chǎn)。
快速充電接口:未來(lái)如開(kāi)發(fā)快速充電接口,建議提升冷卻性能、提高電流閉環(huán)速度,同時(shí)能與現(xiàn)在使用的2015版國(guó)標(biāo)充電接口兼容。
◆快速充電體系發(fā)展
發(fā)展快速充電有利于電動(dòng)汽車(chē)的推廣,在發(fā)展過(guò)程中建議重點(diǎn)關(guān)注車(chē)輛安全性、使用便利性、使用成本。江淮進(jìn)行電壓平臺(tái)選擇時(shí)候,車(chē)輛、系統(tǒng)的安全性是第一考慮要素。大功率快充需要考慮對(duì)電池安全的影響。電池內(nèi)部短路、熱失控等問(wèn)題最容易發(fā)生在充電過(guò)程中,快充是最?lèi)毫拥某潆姽r,電池負(fù)極膨脹最快,需重點(diǎn)關(guān)注動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)性能和可靠性的提升,否則存在很大安全隱患。結(jié)合動(dòng)力電池的梯次利用,建設(shè)充儲(chǔ)放一體式快速充電站,有助于降低發(fā)展快速充電對(duì)電網(wǎng)的沖擊,同時(shí)有助于均衡峰谷用電,有助于快速充電設(shè)施的建設(shè)推廣。應(yīng)加快發(fā)展V2G技術(shù),提高電動(dòng)汽車(chē)與電網(wǎng)的交互性,實(shí)現(xiàn)能源低碳化。
通過(guò)不斷增加車(chē)輛續(xù)駛里程,可改善目前所存在的充電難問(wèn)題。
◆問(wèn)題和挑戰(zhàn)
由于建設(shè)快速充電設(shè)施需要較高的前期投入,可能會(huì)拉高充電單價(jià),除部分高端車(chē)主,大多數(shù)車(chē)主對(duì)充電單價(jià)的敏感度高于充電速度,應(yīng)依據(jù)車(chē)輛的整體發(fā)展情況,建設(shè)符合中國(guó)國(guó)情的快速充電設(shè)施,以免造成資源浪費(fèi),同時(shí)應(yīng)防范歐美車(chē)企的技術(shù)陷阱。
5、東風(fēng)汽車(chē)
◆技術(shù)指標(biāo)
建議通過(guò)提升充電電流實(shí)現(xiàn)快速充電,到2020年車(chē)輛電壓平臺(tái)保持在240~450V,車(chē)載動(dòng)力電池容量為50~60KkWh,到2020年左右,最大充電電流達(dá)到400A,最大充電功率達(dá)到140kW。
到2020年,充電功率達(dá)到150kW。到2025年,充電功率達(dá)到200~300kW,滿足車(chē)輛10分鐘充80%電量,15分鐘充滿的需求?,F(xiàn)將企業(yè)對(duì)快速充電系統(tǒng)的技術(shù)需求整理成“表11 快速充電系統(tǒng)需求指標(biāo)-東風(fēng)-乘用車(chē)”。
表11快速充電系統(tǒng)需求指標(biāo)-東風(fēng)-乘用車(chē)
◆核心部件
動(dòng)力電池:據(jù)了解目前國(guó)內(nèi)已有供應(yīng)商可提供4C倍率充電的驗(yàn)證產(chǎn)品,預(yù)計(jì)未來(lái)將實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
高壓零部件:國(guó)內(nèi)供應(yīng)商難以提供電壓等級(jí)高于800V高壓零部件,700~800V電壓等級(jí)高壓零部件雖能夠在國(guó)內(nèi)采購(gòu),但會(huì)大幅提高整車(chē)制造成本。
快速充電接口:2015版國(guó)標(biāo)充電接口無(wú)法承載400A充電電流,需進(jìn)行技術(shù)升級(jí),未來(lái)如開(kāi)發(fā)快速充電接口,建議與現(xiàn)有2015版國(guó)標(biāo)充電接口兼容。
◆快速充電體系發(fā)展
目前市場(chǎng)上輸出電壓達(dá)到750V的直流公共充電設(shè)施數(shù)量較少,發(fā)展快速充電應(yīng)同時(shí)關(guān)注車(chē)輛和充電設(shè)施。
電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)駛里程在不斷增加,如可以在住宅小區(qū)、單位內(nèi)部停車(chē)場(chǎng)等區(qū)域普及交流充電樁,實(shí)現(xiàn)目的地充電,可大大緩解充電問(wèn)題,除部分商用車(chē)外,絕大部分乘用車(chē)只會(huì)使用快速充電設(shè)施進(jìn)行應(yīng)急補(bǔ)電,屆時(shí)也將減弱市場(chǎng)對(duì)快速充電場(chǎng)站的需求。
◆問(wèn)題和挑戰(zhàn)
采用升高電壓技術(shù)路線來(lái)發(fā)展快速充電,會(huì)明顯增加整車(chē)制造成本,也需大幅調(diào)整零部件供應(yīng)體系,難以短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。如將電壓平臺(tái)提高到800V以上,高壓零部件將嚴(yán)重受制于國(guó)外企業(yè)。
采用升高電流技術(shù)路線來(lái)發(fā)展快速充電,如不添加線束冷卻系統(tǒng),會(huì)增加線徑,為車(chē)輛空間布置帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。
6、宇通
◆技術(shù)指標(biāo)
到2020年,車(chē)輛電壓平臺(tái)將保持在750V,車(chē)載動(dòng)力電池容量會(huì)根據(jù)不同的需求做調(diào)整,最大充電電流達(dá)到1000A。
面向商用的快速充電設(shè)施輸出電壓保持在750V。現(xiàn)將企業(yè)對(duì)快速充電系統(tǒng)的技術(shù)需求整理成“表12 快速充電系統(tǒng)需求指標(biāo)-宇通商用車(chē)”。
表12快速充電系統(tǒng)需求指標(biāo)-宇通商用車(chē)
◆核心部件
動(dòng)力電池:目前國(guó)內(nèi)可滿足600A充電電流的動(dòng)力電池其能量密度普遍不高,希望未來(lái)供應(yīng)商能量產(chǎn)可1000A充電電流的高能量密度動(dòng)力電池。
高壓零部件:車(chē)輛電壓平臺(tái)短期內(nèi)不會(huì)改變,目前使用的高壓零部件大部分采購(gòu)自國(guó)內(nèi)。
快速充電接口:希望受電弓和快速充電接口同時(shí)發(fā)展。希望車(chē)輛目前所安裝充電接口保持不變,并通過(guò)液冷或升級(jí)材質(zhì)來(lái)提高線纜載流能力,降低充電線纜重量,降低充電操作難度。
◆快速充電體系發(fā)展
快速充電是未來(lái)的發(fā)展方向,不同的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)快速充電的需求迫切度不同。公交運(yùn)營(yíng)公司和高端乘用車(chē)用戶,對(duì)快速充電有明顯的需求。
市內(nèi)公交領(lǐng)域?qū)Τ潆姽行枨?,長(zhǎng)途客運(yùn)領(lǐng)域?qū)Τ潆姽枨蟛粡?qiáng)烈。冰雪會(huì)影響充電弓正常使用,需要解決充電弓在北方結(jié)冰的問(wèn)題。
建議推廣恒功率寬電壓(200~750V)直流充電設(shè)施,以同時(shí)滿足乘用車(chē)和商用車(chē)使用,提高充電設(shè)施利用率。
電動(dòng)汽車(chē)充電體系的發(fā)展,應(yīng)從用戶、電力資源、國(guó)家利益等多角度研究,建立滿足大多數(shù)用戶利益的電動(dòng)汽車(chē)充電網(wǎng)絡(luò)。
◆問(wèn)題和挑戰(zhàn)
快速充電會(huì)影響動(dòng)力電池使用壽命,但由于目前并沒(méi)有實(shí)驗(yàn)去量化快速充電對(duì)動(dòng)力電池壽命的影響,導(dǎo)致用戶在選擇充電方式之前,沒(méi)有明確的參考依據(jù)。
在GB/T 27930-2015中明確規(guī)定了充電過(guò)程電流偏移量最高為-400A,如完全按照標(biāo)準(zhǔn)要求則無(wú)法使充電電流在400A基礎(chǔ)上進(jìn)行提高,屆時(shí)需要調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)。
7、上汽集團(tuán)
◆技術(shù)指標(biāo)
(1)乘用車(chē)
①上汽乘用車(chē),規(guī)劃到2019年實(shí)現(xiàn)500km續(xù)駛里程,電壓平臺(tái)為450~500V。
②上汽大眾,2019~2020年沿用400V電壓平臺(tái),最大充電電流為250A,充電功率達(dá)到100KkW,未來(lái)希望15分鐘充80%電量。
③上汽通用,到2020年甚至到2025年都將沿用350V電壓平臺(tái),在2020年最大充電功率達(dá)到120~150KW,到2025年充電功率達(dá)到200-250KW
綜合以上信息現(xiàn)將企業(yè)對(duì)快速充電系統(tǒng)的技術(shù)需求整理成“表12 快速充電系統(tǒng)需求指標(biāo)-上汽-乘用車(chē)”。
表12快速充電系統(tǒng)需求指標(biāo)-上汽-乘用車(chē)
(2)商用車(chē)
到2020年車(chē)輛電壓平臺(tái)在550~750V,最大充電電流達(dá)到500A,最大充電功率達(dá)到350kW。
面向商用的快速充電設(shè)施輸出電壓保持在750V,輸出功率達(dá)到350kW。將以上信息現(xiàn)將企業(yè)對(duì)快速充電系統(tǒng)的技術(shù)需求整理成“表13 快速充電系統(tǒng)需求指標(biāo)-上汽-商用車(chē)”。
表13快速充電系統(tǒng)需求指標(biāo)-上汽-商用車(chē)
◆核心部件
動(dòng)力電池:乘用車(chē)采用升高充電電流來(lái)實(shí)現(xiàn)快速充電,故需要滿足大電流充電的動(dòng)力電池目前供應(yīng)商還無(wú)法解決大電流所帶來(lái)的高功耗。對(duì)于電動(dòng)公交車(chē)使用磷酸鐵鋰或三元電池,且充電倍率達(dá)到2C即可,不考慮鈦酸鋰電池。
高壓零部件:車(chē)輛電壓平臺(tái)短期內(nèi)不會(huì)發(fā)生變化,高壓零部件可以滿足需求。但國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的750V等級(jí)高壓零部件可靠性有待提高。
快速充電接口:建議車(chē)輛目前所安裝的充電接口保持不變。電動(dòng)公交車(chē)可同時(shí)發(fā)展受電弓和快速充電接口兩種技術(shù)模式。
◆快速充電體系發(fā)展
根據(jù)上汽集團(tuán)對(duì)北京市、上海市電動(dòng)出租車(chē)、電動(dòng)客運(yùn)車(chē)、電動(dòng)公交車(chē)、電動(dòng)物流車(chē)的充電需求匯總,在滿足日常車(chē)輛使用需求的前提下,電動(dòng)出租車(chē)充電功率為105~120kW;電動(dòng)客運(yùn)車(chē)充電功率為60~90kW;在土地資源緊張的區(qū)域,電動(dòng)公交車(chē)充電功率會(huì)傾向于進(jìn)行350kW快速充電;電動(dòng)物流車(chē)多使用30kW直流充電設(shè)施進(jìn)行充電。將以上信息現(xiàn)將企業(yè)對(duì)快速充電系統(tǒng)的技術(shù)需求整理成“表14 北京市、上海市不同用途電動(dòng)汽車(chē)充電功率需求及充電場(chǎng)景表”。
表14北京市、上海市不同用途電動(dòng)汽車(chē)充電功率需求及充電場(chǎng)景表
光儲(chǔ)充一體式快速充電場(chǎng)站的建設(shè)可將太陽(yáng)能發(fā)電、動(dòng)力電池梯次利用、快速充電結(jié)合起來(lái),對(duì)電網(wǎng)削峰填谷,在減輕電力系統(tǒng)建設(shè)成本的同時(shí),推動(dòng)快速充電場(chǎng)站建設(shè)推廣,實(shí)現(xiàn)能源低碳化,同時(shí)保證一定的經(jīng)濟(jì)收益。
◆問(wèn)題和挑戰(zhàn)
整車(chē)制造企業(yè)技術(shù)路線決定充電設(shè)施制造、充電設(shè)施運(yùn)營(yíng)企業(yè)未來(lái)的發(fā)展路線,應(yīng)加深各方之間聯(lián)系,避免閉門(mén)造車(chē),造成資源浪費(fèi)。
基于目前國(guó)內(nèi)IGBT、電池單體的等核心零部件的實(shí)際情況,乘用車(chē)充電功率大幅提高到350kW,將引發(fā)一系列問(wèn)題,需結(jié)合產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀,逐步提升充電功率,同時(shí)應(yīng)關(guān)注快速充電過(guò)程中大電壓、大電流可能帶來(lái)的電磁輻射問(wèn)題。
8、長(zhǎng)安新能源
◆技術(shù)指標(biāo)
傾向于通過(guò)提升充電電流實(shí)現(xiàn)快速充電,到2020年,車(chē)輛電壓平臺(tái)保持在300~400V,最大充電電流達(dá)到250A,充電倍率達(dá)到1.5C,最大充電功率達(dá)到100kW。到2025年,車(chē)輛電壓平臺(tái)以300~400V為主,最大充電電流達(dá)到500A,最大充電功率達(dá)到200kW,實(shí)現(xiàn)充電五分鐘,續(xù)航百公里。同時(shí)再研究通過(guò)升高電壓平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)快速充電的800V高電壓車(chē)型。
在2020年及2025年,希望直流充電設(shè)施電壓平臺(tái)在100~800V,覆蓋低\中\(zhòng)高壓車(chē)型,充電功率達(dá)到250kW。現(xiàn)將企業(yè)對(duì)快速充電系統(tǒng)的技術(shù)需求整理成“表15 快速充電系統(tǒng)需求指標(biāo)-長(zhǎng)安新能源-乘用車(chē)”。
表15快速充電系統(tǒng)需求指標(biāo)-長(zhǎng)安新能源-乘用車(chē)
◆核心部件
動(dòng)力電池:公司自身設(shè)計(jì)制造BMS并進(jìn)行集成。預(yù)期未來(lái)動(dòng)力電池能實(shí)現(xiàn)3C~5C倍率充電,并開(kāi)發(fā)相應(yīng)的熱管理系統(tǒng)。
高壓零部件:若采用800V電壓平臺(tái),現(xiàn)高壓系統(tǒng)的元器件耐壓等級(jí)無(wú)法適應(yīng),必須重新開(kāi)發(fā),目前的供應(yīng)體系難以滿足量產(chǎn)需求,需要進(jìn)行調(diào)整。
快速充電接口:建議車(chē)輛目前所安裝充電接口保持不變。目前250A規(guī)格的直流車(chē)輛插頭及其所連接線纜的重量過(guò)大,充電操作困難,用戶體驗(yàn)較差,需考慮降低整體重量,降低充電操作難度,提升用戶體驗(yàn)。
◆快速充電體系發(fā)展
隨著車(chē)輛續(xù)駛里程的不斷增加,充電焦慮的緩解,對(duì)于大多數(shù)乘用車(chē)用戶來(lái)說(shuō),會(huì)優(yōu)先選用交流慢充樁進(jìn)行目的地充電。電動(dòng)出租車(chē)車(chē)主對(duì)于快速充電的需求較為迫切。
為提高充電設(shè)施的利用率及使用壽命,建議快速充電設(shè)施的輸出電壓覆蓋100~800V,并采用汽車(chē)級(jí)生產(chǎn)質(zhì)量控制機(jī)制,來(lái)進(jìn)行充電設(shè)施生產(chǎn)。
電動(dòng)汽車(chē)快速充電體系的發(fā)展,應(yīng)充分考慮動(dòng)力電池充電倍率的發(fā)展、電動(dòng)汽車(chē)用戶需求、快速充電設(shè)施的研發(fā)制造及充電設(shè)施運(yùn)營(yíng)企業(yè)的規(guī)劃等方面。
◆問(wèn)題和挑戰(zhàn)
采用提升電流路線實(shí)現(xiàn)快速充電,要在保持現(xiàn)有300~400V電壓平臺(tái)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)充電5~10min續(xù)航百公里,最大充電電流將達(dá)500A,會(huì)導(dǎo)致線纜加粗、母排尺寸增加、能耗增大、溫度控制難度增加,500A規(guī)格繼電器難以采購(gòu),增加整車(chē)設(shè)計(jì)難度和制造成本。
如通過(guò)將電壓平臺(tái)升高到800V來(lái)實(shí)現(xiàn)快速充電,必須對(duì)車(chē)輛進(jìn)行重新開(kāi)發(fā),并重新建立高壓零部件供應(yīng)體系,導(dǎo)致高壓零部件采購(gòu)成本增加,而且國(guó)內(nèi)目前的800V高壓零部件資源減少,需采購(gòu)國(guó)外產(chǎn)品,車(chē)型量產(chǎn)后可能會(huì)受制于人。
目前建設(shè)運(yùn)營(yíng)的充電設(shè)施單槍充電功率普遍不高于60kW,要滿足快速充電體系的發(fā)展需求,應(yīng)對(duì)國(guó)內(nèi)充電設(shè)施布局進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。
我國(guó)企業(yè)應(yīng)加大高壓器件自主研發(fā)投入,提高器件整體耐壓等級(jí)、適當(dāng)降低電流,加快配套零部件供應(yīng)能力建設(shè),減少熱損耗,為客戶提供最優(yōu)性價(jià)比產(chǎn)品和良好便利的充電環(huán)境。同時(shí)應(yīng)鼓勵(lì)各種充電技術(shù)發(fā)展,解決并驗(yàn)證可能遇見(jiàn)的困難。全行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈各方參與討論,確定并引領(lǐng)未來(lái)快速充電體系發(fā)展方向。
9、整車(chē)制造企業(yè)情況匯總
◆技術(shù)指標(biāo)
結(jié)合各整車(chē)制造企業(yè)關(guān)于快速充電系統(tǒng)看法以及所匹配的車(chē)輛端電壓平臺(tái)、最大充電電流、最大充電功率等信息,以及充電設(shè)施端輸出電壓、最大輸出功率的建議進(jìn)行整理,得出“表16 各整車(chē)制造企業(yè)快速充電系統(tǒng)需求指標(biāo)匯總表”。
表16 各整車(chē)制造企業(yè)快速充電系統(tǒng)需求指標(biāo)匯總表
(注乘用車(chē)充電設(shè)施端最大輸出功率要求為單槍功率)
在乘用車(chē)方面,主要通過(guò)升高電壓平臺(tái)和升高充電電流兩種技術(shù)路線來(lái)實(shí)現(xiàn)快速充電。在商用車(chē)方面,將保持現(xiàn)有電壓平臺(tái),通過(guò)提高最大充電電流,來(lái)提高充電速度。
電壓平臺(tái):乘用車(chē)制造企業(yè)以及商用車(chē)制造企業(yè)普遍建議到2020年將車(chē)輛端電壓平臺(tái)控制在750V以內(nèi),到2025年車(chē)輛端電壓平臺(tái)不高于800V。對(duì)于走升高充電電流技術(shù)路線的乘用車(chē)制造企業(yè),其未來(lái)的車(chē)輛電壓平臺(tái)將不高于500V。
最大充電電流:采用提高電壓平臺(tái)技術(shù)路線的乘用車(chē)制造企業(yè),到2020年的車(chē)輛最大充電電流在200A左右,到2025年會(huì)逐步提高。對(duì)于采用提高充電電流技術(shù)路線的乘用車(chē)制造企業(yè),到2020年的車(chē)輛最大充電電流將達(dá)到400A~500A,到2025年會(huì)逐步提高,由于充電電流過(guò)大可能會(huì)帶來(lái)的問(wèn)題還沒(méi)有成熟的解決方案,故對(duì)2020年以后的規(guī)劃還不明確。對(duì)于商用車(chē)制造企業(yè),到2020年最大充電電流將普遍達(dá)到500A~1000A。
最大充電功率:對(duì)于乘用車(chē)制造企業(yè),到2020年最大充電功率將控制在100~200kW,2020年以后會(huì)逐步提升最大充電功率,到2025年最大充電功率將不高于300kW。對(duì)于商用車(chē)制造企業(yè),到2020年最大充電功率普遍將達(dá)到350 kW以上,由于商用電動(dòng)汽車(chē)未來(lái)的發(fā)展受外界環(huán)境影響較明顯,目前還無(wú)法規(guī)劃2020年以后采用的最大充電功率。
被調(diào)研整車(chē)制造企業(yè)對(duì)于未來(lái)快速充電設(shè)施建設(shè)需求。
輸出電壓:為提高快速充電設(shè)施的服務(wù)覆蓋范圍,到2025年之前其輸出電壓應(yīng)在200~750V之間,到2025年,最高輸出電壓應(yīng)達(dá)到800V以上。
最大輸出功率:以服務(wù)電動(dòng)乘用車(chē)為主的快速充電設(shè)施,到2020年輸出功率最高應(yīng)達(dá)到200kW,到2025年輸出功率最高達(dá)到300kW。以服務(wù)電動(dòng)商用車(chē)為主的快速充電設(shè)施,到2020年應(yīng)支持350kW充電輸出功率。
(二)電池企業(yè)
1、寧德時(shí)代
寧德時(shí)代新能源科技有限公司到2018年可量產(chǎn)滿足3C倍率充電的動(dòng)力電池,電池單體能量密度達(dá)到200 wh/kg。通過(guò)系統(tǒng)性的嚴(yán)格控制電池單體溫度來(lái)保證充電安全,并通過(guò)在合理充電區(qū)間內(nèi)進(jìn)行高倍率充電,在保證動(dòng)力電池使用壽命的同時(shí)實(shí)現(xiàn)快速充電。
對(duì)于純電動(dòng)乘用車(chē),電壓平臺(tái)達(dá)到800V,最大充電電流達(dá)到400A,已可以滿足電動(dòng)乘用車(chē)的使用需求,也沒(méi)必要將電壓平臺(tái)提高到1000V,充電功率提高到350kW。
充電電流過(guò)高會(huì)增加電能損耗,同時(shí)對(duì)動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)帶來(lái)巨大挑戰(zhàn),目前還難以生產(chǎn)可進(jìn)行1000A電流充電的產(chǎn)品。
2、微宏動(dòng)力
微宏動(dòng)力系統(tǒng)(湖州)有限公司根據(jù)動(dòng)力電池特性,未來(lái)會(huì)采用通過(guò)提高電池包電壓平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)快速充電,并表示充電電流過(guò)高會(huì)對(duì)動(dòng)力電池開(kāi)發(fā)帶來(lái)很大挑戰(zhàn)。
(三)充電接口企業(yè)
1、沃爾新能源
沃爾新能源電氣科技股份有限公司目前在現(xiàn)有2015版國(guó)標(biāo)基礎(chǔ)上,通過(guò)在車(chē)輛插頭和線束中添加冷卻系統(tǒng),使車(chē)輛插頭在連接35 mm2線束的情況下,可承載400A電流進(jìn)行快速充電,車(chē)輛插頭整體溫度能夠控制在50℃左右。
2、中航光電
中航光電科技股份有限公司所開(kāi)發(fā)的快速充電槍?zhuān)稍诂F(xiàn)有2015版國(guó)標(biāo)基礎(chǔ)上,通過(guò)在充電槍中添加冷卻系統(tǒng),可安全的承載400A電流進(jìn)行快速充電,并認(rèn)為乘用車(chē)未來(lái)所需充電電流最高為400A。
3、充電接口企業(yè)情況匯總
以上提到的支持大電流的充電接口還未實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)?,F(xiàn)將信息匯總得于“表17充電接口企業(yè)所生產(chǎn)的快速充電接口性能參數(shù)表”。
表17 充電接口企業(yè)所生產(chǎn)的快速充電接口性能參數(shù)表
◆技術(shù)現(xiàn)狀
經(jīng)過(guò)對(duì)我國(guó)主要充電設(shè)施制造企業(yè)的系統(tǒng)調(diào)研,充電設(shè)施端已具備開(kāi)展快速充電的技術(shù)能力。目前大多數(shù)企業(yè)已生產(chǎn)輸出電壓低于800V的充電設(shè)施,如將輸出電壓在800V基礎(chǔ)上提高,需要對(duì)高壓零部件供應(yīng)體系進(jìn)行升級(jí)。受限于目前國(guó)內(nèi)車(chē)輛插頭的載流能力最高為250A,單個(gè)車(chē)輛插頭的輸出功率最高為180A,通過(guò)多個(gè)車(chē)輛插頭對(duì)一臺(tái)車(chē)充電,充電功率可達(dá)到350kW以上。將各被調(diào)研充電設(shè)施制造企業(yè)反饋快速充電產(chǎn)品信息匯總得到“表18 各充電設(shè)施制造企業(yè)快速充電產(chǎn)品信息匯總表”。
表18各充電設(shè)施制造企業(yè)快速充電產(chǎn)品信息匯總表
◆快速充電體系發(fā)展
參與充電設(shè)施制造企業(yè)一致認(rèn)為,充電設(shè)施是為電動(dòng)汽車(chē)服務(wù),快速充電體系發(fā)展應(yīng)由整車(chē)制造企業(yè)來(lái)主導(dǎo),充電設(shè)施制造企業(yè)會(huì)依據(jù)整車(chē)制造企業(yè)的產(chǎn)品規(guī)劃,以及國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)狀況,生產(chǎn)相適應(yīng)的充電設(shè)施。
在快速充電設(shè)施內(nèi)添加液冷系統(tǒng),對(duì)充電模塊、車(chē)輛插頭和載流線纜冷卻,可提高充電設(shè)施密封性、絕緣等級(jí)、可靠性和使用壽命。提高充電設(shè)施運(yùn)營(yíng)商的盈利水平,是未來(lái)的發(fā)展方向。
未來(lái)快速充電依然主要是通過(guò)充電接口連接實(shí)現(xiàn)電能傳導(dǎo),受電弓適用于電動(dòng)車(chē)輛行駛路線較固定的場(chǎng)景,對(duì)受電弓的使用需要關(guān)注電磁輻射以及接觸面防冰。
◆問(wèn)題和挑戰(zhàn)
發(fā)展快速充電需要高度關(guān)注充電安全,尤其是溫度控制,最大的限制在于動(dòng)力電池和充電接口。
目前所使用的250A規(guī)格車(chē)輛插頭及所連接的載流線纜重量較大,如僅通過(guò)增加線徑來(lái)達(dá)到更大載流能力,嚴(yán)重影響用戶充電體驗(yàn),希望能通過(guò)其他技術(shù)手段來(lái)達(dá)到提高載流能力的同時(shí)減輕載流線纜重量,提高用戶充電體驗(yàn)。
目前市場(chǎng)上的充電設(shè)施故障率較高,應(yīng)提高對(duì)充電設(shè)施的質(zhì)量要求,保證充電設(shè)施的可靠性和使用壽命。
七、調(diào)研結(jié)論及建議
經(jīng)過(guò)對(duì)我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)充電行業(yè)的系統(tǒng)調(diào)研,了解了國(guó)內(nèi)主流整車(chē)制造企業(yè)、充電設(shè)施制造企業(yè)、動(dòng)力電池制造企業(yè)、充電接口制造企業(yè)、充電設(shè)施運(yùn)營(yíng)企業(yè)等企業(yè)對(duì)我國(guó)快速充電體系發(fā)展的意見(jiàn)與建議。結(jié)合我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)充電行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀以及各方意見(jiàn),此次快速充電系統(tǒng)聯(lián)合行動(dòng)專(zhuān)項(xiàng)調(diào)研成果得出以下結(jié)論和建議。
(一)快速充電定義
借鑒日本、歐洲、美國(guó)等國(guó)家的經(jīng)驗(yàn),結(jié)合國(guó)內(nèi)車(chē)企的車(chē)輛生產(chǎn)、規(guī)劃和技術(shù)儲(chǔ)備等實(shí)際情況,我國(guó)應(yīng)分步驟、分階段發(fā)展快速充電,隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,逐步提高對(duì)快速充電的要求,并應(yīng)從乘用車(chē)和商用車(chē)兩方面對(duì)快速充電系統(tǒng)條件進(jìn)行定義。
1、乘用車(chē)領(lǐng)域
綜合各車(chē)企意見(jiàn),到2020年乘用車(chē)充電功率達(dá)到100kW~200kW且30min內(nèi)充滿80%電量,即可視為快速充電車(chē)型。2025年以前乘用車(chē)充電功率達(dá)到200kW~400kW且15min內(nèi)充滿80%電量可視為快速充電車(chē)型。
根據(jù)國(guó)內(nèi)車(chē)企實(shí)際情況以及量產(chǎn)車(chē)規(guī)劃情況,建議可采用提高充電電流和提高電壓平臺(tái)相結(jié)合的技術(shù)路線。另一方面,鑒于GB/T20234.3-2015中關(guān)于車(chē)輛單個(gè)直流充電接口的額定電流不超過(guò)250A的要求,以及目前大部分車(chē)企的單個(gè)直流充電接口的電流都在125A~200A之間并沒(méi)有充分利用250A的上限要求,綜合權(quán)衡時(shí)間和技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)企的影響,建議2020年以前充分利用電流提升空間來(lái)實(shí)現(xiàn)快速充電技術(shù),但要注重提升車(chē)輛電壓平臺(tái)的研發(fā)和技術(shù)儲(chǔ)備,2025年前,實(shí)現(xiàn)更高功率的快速充電技術(shù)。
◆技術(shù)路線建議
~2020年,快速充電系統(tǒng)充電功率范圍:100kW~200kW,單個(gè)直流充電接口充電電流不超過(guò)250A,電壓范圍:400~800V。
~2025年,快速充電系統(tǒng)充電功率范圍:200kW~400Kw,單個(gè)直流充電接口充電電流不超過(guò)400A,電壓范圍:800~1000V。
2、商用車(chē)領(lǐng)域
商用車(chē)的發(fā)展受?chē)?guó)家和地方政策,大巴運(yùn)營(yíng)模式以及城市綜合交通發(fā)展多方面影響,各商用車(chē)制造企業(yè)對(duì)未來(lái)的發(fā)展僅能規(guī)劃到2020年左右。目前商用車(chē)普遍處在750V高電壓平臺(tái),到2020 年電壓平臺(tái)將提升到1000V,充電電流將提升到500A以上。對(duì)部分載電量較大的商用車(chē),到2020年最大充電電流將超過(guò)600A,充電功率將達(dá)到或超過(guò)350kW 并實(shí)現(xiàn)3C 倍率充電。
~2020 年,充電接口方式會(huì)采用受電弓或者雙槍充電模式,快速充電系統(tǒng)充電功率范圍:300kW以上,充電電流400~600A,電壓范圍:700V~1000V。
表19中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)快速充電系統(tǒng)條件定義表
3、快速充電設(shè)施要求
充電設(shè)施服務(wù)對(duì)象為電動(dòng)汽車(chē),為滿足我國(guó)未來(lái)快速充電車(chē)型的充電需求,兼顧社會(huì)其他電動(dòng)汽車(chē)的充電需求,快速充電設(shè)施在2018年開(kāi)始布局或更新?lián)Q代的產(chǎn)品電壓應(yīng)覆蓋200~800V(或200~750V)??焖俪潆娫O(shè)施在2025年之前輸出電壓應(yīng)覆蓋200~1000V。
對(duì)于主要面向乘用車(chē)或小型商用車(chē)的快速充電設(shè)施,單個(gè)車(chē)輛插頭能承載400A的電流對(duì)車(chē)輛充電,在2020年前充電功率應(yīng)達(dá)到200 kW,到2025年應(yīng)達(dá)到300 kW。對(duì)于面向大型商用車(chē)的快速充電設(shè)施,到2020 年,輸出電流應(yīng)達(dá)到600A,輸出功率應(yīng)達(dá)到350 kW 以上。
最大輸出功率:以服務(wù)電動(dòng)乘用車(chē)為主的快速充電設(shè)施,到2020年輸出功率最高應(yīng)達(dá)到200kW,到2025年輸出功率最高達(dá)到300kW。以服務(wù)電動(dòng)商用車(chē)為主的快速充電設(shè)施,到2020年應(yīng)支持350kW充電輸出功率。
(二)關(guān)鍵零部件發(fā)展
1、動(dòng)力電池
◆技術(shù)現(xiàn)狀
目前國(guó)內(nèi)功率型動(dòng)力電池的充電倍率最高能達(dá)到3C,電池單體能量密度達(dá)到200 wh/kg,更高充電倍率和能力密度的產(chǎn)品正處在研發(fā)驗(yàn)證階段。但現(xiàn)在市場(chǎng)的動(dòng)力電池大多數(shù)難以在保證安全和使用壽命的情況下實(shí)現(xiàn)2C倍率充電。
電量在0~80%之間為健康充電區(qū)間,能夠在此范圍內(nèi)進(jìn)行快速充電。為保證充電安全以及動(dòng)力電池壽命,電量達(dá)到80%后,應(yīng)降低充電功率。
◆發(fā)展方向
如通過(guò)提升充電電流來(lái)實(shí)現(xiàn)快速充電,會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力電池系統(tǒng)的能耗增高、產(chǎn)熱量增加,同時(shí)會(huì)帶來(lái)內(nèi)部載流部件尺寸增加,提高動(dòng)力電池的熱管理難度并降低系統(tǒng)能量密度。故動(dòng)力電池制造企業(yè)更傾向于通過(guò)提升電壓平臺(tái),來(lái)實(shí)現(xiàn)快速充電,目前電壓平臺(tái)可達(dá)到800V,在此基礎(chǔ)上充電電流達(dá)到400A已完全能夠滿足乘用車(chē)用戶所需要的充電速度。
2、高壓零部件
◆技術(shù)現(xiàn)狀
目前國(guó)內(nèi)的高壓零部件生產(chǎn)企業(yè)已與各整車(chē)制造企業(yè)及充電設(shè)施制造企業(yè)建立了完善的供應(yīng)體系。300~400V電壓等級(jí)的高壓零部件占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)主流,同時(shí)有少量企業(yè)能夠生產(chǎn)800V電壓等級(jí)的高壓零部件,但由于產(chǎn)品本身的制造工藝要求較高以及沒(méi)有形成規(guī)模化的原因,目前單價(jià)較高。800V電壓等級(jí)以上的高壓零部件目前無(wú)法實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)。
◆發(fā)展方向
隨著快速充電體系的逐步建立,國(guó)內(nèi)高壓零部件生產(chǎn)企業(yè)加大對(duì)800V電壓等級(jí)產(chǎn)品的研發(fā)和量產(chǎn),隨著產(chǎn)品技術(shù)成熟和產(chǎn)量提升帶來(lái)成本下降。
同時(shí),隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,希望未來(lái)的高壓零部件能突破800V電壓等級(jí),并與國(guó)際先進(jìn)產(chǎn)品接軌。
3、快速充電連接裝置
快速充電連接裝置主要包括充電接口和受電弓。
◆技術(shù)現(xiàn)狀
依照GB/T20234.1-2015、GB/T 20234.3-2015、GB/T 27930-2015等標(biāo)準(zhǔn)要求,國(guó)內(nèi)目前單個(gè)充電接口最大載流電流為250A。而由于充電接口在使用過(guò)程中存在端子接觸面磨損、沙塵侵入端子接觸面以及材料老化等問(wèn)題,造成充電接口載流能力降低,發(fā)熱量增加,實(shí)際使用過(guò)程中充電接口普遍難以達(dá)到250A的充電電流。而且目前載流能力較強(qiáng)的充電接口及所連接的載流線纜的重量較大,不便于用戶使用。
目前受電弓已在鎮(zhèn)江、重慶、成都、蘭州等城市投入使用,可以滿足公交車(chē)的快速充電需求。
◆發(fā)展方向
快速充電未來(lái)主要將主要通過(guò)充電接口來(lái)實(shí)現(xiàn)電能傳導(dǎo),受電弓更多的會(huì)應(yīng)用在車(chē)輛行駛路線較固定的使用,對(duì)受電弓的使用需要關(guān)注電磁輻射以及接觸面防冰。
為滿足未來(lái)快速充電的需求,同時(shí)提升用戶體驗(yàn),需要將2015版新國(guó)標(biāo)充電接口和載流線纜的載流能力進(jìn)行提升,并降低重量。
考慮到舊國(guó)標(biāo)充電接口升級(jí)為2015版新國(guó)標(biāo),對(duì)行業(yè)內(nèi)企業(yè)所帶來(lái)的影響,希望未來(lái)所采用的快速充電接口與2015版新國(guó)標(biāo)充電接口兼容,在充電接口內(nèi)關(guān)鍵位置設(shè)置溫度檢測(cè)點(diǎn)并做好漏液檢測(cè)。
目前國(guó)內(nèi)多家充電接口制造企業(yè)通過(guò)在2015版新國(guó)標(biāo)車(chē)輛插頭和載流線纜的基礎(chǔ)上添加冷卻系統(tǒng),使充電接口能夠安全的承載400A電流,同時(shí)實(shí)現(xiàn)減重,也降低了充電接口溫升數(shù)值,提升了充電體驗(yàn)。此類(lèi)產(chǎn)品目前還未量產(chǎn),需要盡快開(kāi)展進(jìn)一步驗(yàn)證。
(三)建立快速充電場(chǎng)站
快速充電能夠提升電動(dòng)汽車(chē)用戶使用體驗(yàn),是未來(lái)的發(fā)展方向。充電設(shè)施不僅僅只是電氣設(shè)備,更是重要的社會(huì)資源??焖俪潆婓w系的確立,應(yīng)依照我國(guó)實(shí)際國(guó)情,從我國(guó)行業(yè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀、電網(wǎng)系統(tǒng)、國(guó)內(nèi)企業(yè)利益等方面出發(fā),通過(guò)電動(dòng)汽車(chē)充電行業(yè)上下游企業(yè)間的深入探討,并結(jié)合不同電動(dòng)汽車(chē)用戶對(duì)快速充電的需求迫切度的不同,進(jìn)行系統(tǒng)性的規(guī)劃。
適宜的快速充電體系,應(yīng)能夠滿足社會(huì)上大多數(shù)電動(dòng)汽車(chē)用戶的充電需求,實(shí)現(xiàn)社會(huì)資源的合理利用,并能夠助力于國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)的技術(shù)升級(jí),幫助國(guó)內(nèi)企業(yè)利用中國(guó)市場(chǎng)的培育逐步提升國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。
短時(shí)間內(nèi)大幅度提高充電功率會(huì)大大增加整車(chē)制造成本,并提高系統(tǒng)安全性風(fēng)險(xiǎn)。所以快速充電體系的建立要為產(chǎn)業(yè)升級(jí)留出時(shí)間,避免冒進(jìn)式發(fā)展所帶來(lái)的一系列問(wèn)題。應(yīng)考慮國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)水平和供應(yīng)能力,逐步建立發(fā)展快速充電體系。對(duì)于目前部分歐美車(chē)企所推崇的350kW甚至更高的大功率充電體系,技術(shù)層面應(yīng)盡快開(kāi)展相關(guān)研究和驗(yàn)證,積極提升國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)水平;但政策推廣層面建議在考慮國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)情況的基礎(chǔ)上適當(dāng)謹(jǐn)慎對(duì)待。
1、應(yīng)用場(chǎng)景
電動(dòng)汽車(chē)的應(yīng)用場(chǎng)景不同,帶來(lái)用戶對(duì)快速充電的需求迫切度不同。就目前調(diào)研中所收集到的信息來(lái)看,快速充電技術(shù)主要有以下幾個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景。
◆電動(dòng)出租車(chē)、共享電動(dòng)汽車(chē)
電動(dòng)出租車(chē)和共享電動(dòng)汽車(chē)的日平均行駛里程、使用頻率遠(yuǎn)高于其他的電動(dòng)乘用車(chē),需要快速的電能補(bǔ)充,普遍希望車(chē)輛能具備快速充電能力。
◆部分電動(dòng)公交車(chē)
公交車(chē)的性能參數(shù)主要受各城市公交運(yùn)營(yíng)公司影響,從而也導(dǎo)致了不同城市的電動(dòng)公交車(chē)對(duì)于快速充電需求的不同。對(duì)于注重實(shí)用便利性、車(chē)輛利用率的公交運(yùn)營(yíng)公司來(lái)說(shuō),會(huì)傾向于采購(gòu)快速充電型電動(dòng)公交車(chē),并為其配建專(zhuān)用的快速充電設(shè)施,主要為快速充電機(jī)和受電弓。
◆電動(dòng)私家車(chē)普遍無(wú)固定充電車(chē)位的區(qū)域
根據(jù)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)私人用戶調(diào)查了解到,如能夠通過(guò)住宅小區(qū)或單位內(nèi)部停車(chē)場(chǎng)等區(qū)域找到固定充電車(chē)位,實(shí)現(xiàn)目的地充電,滿足車(chē)輛的日常充電需求,即可大大緩解充電問(wèn)題,只考慮使用快速充電設(shè)施進(jìn)行應(yīng)急補(bǔ)電。而對(duì)于北上廣深這類(lèi)一線城市,土地資源較為緊缺,會(huì)存在部分電動(dòng)私家車(chē)用戶無(wú)固定充電車(chē)位,故就必須通過(guò)快速充電來(lái)完成能量補(bǔ)給。
◆高檔電動(dòng)汽車(chē)
快速充電能顯著減少充電用時(shí),甚至能夠使充電如加油一般快捷的,對(duì)于一些高端電動(dòng)汽車(chē)用戶具有一定的吸引力。
◆高速公路沿線
目前電動(dòng)汽車(chē)能量補(bǔ)給時(shí)間遠(yuǎn)高于燃油車(chē),隨著未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)的市場(chǎng)占比逐步提高,如不能降低能量補(bǔ)給時(shí)間,目前高速沿線的充電場(chǎng)站將無(wú)法滿足需求,這就需要快速充電設(shè)施及所對(duì)應(yīng)的快速充電汽車(chē)。
(四)發(fā)展建議
1、關(guān)注車(chē)輛安全性
應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注快速充電的安全性??焖俪潆姇?huì)對(duì)動(dòng)力電池、車(chē)內(nèi)高壓零部件等帶來(lái)更嚴(yán)峻挑戰(zhàn),電流增加帶來(lái)散熱問(wèn)題、電壓提升帶來(lái)電氣安全隱患,因此需要提升動(dòng)力電池?zé)峁芾硇阅?,保證高壓零部件的可靠性,在量產(chǎn)前應(yīng)對(duì)零部件、模塊和整車(chē)進(jìn)行大量的驗(yàn)證。
2、實(shí)驗(yàn)量化大倍率充電對(duì)動(dòng)力電池影響
電動(dòng)汽車(chē)用戶及關(guān)注充電速度也關(guān)注動(dòng)力電池的使用壽命,發(fā)展快速充電也應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注其對(duì)動(dòng)力電池使用壽命的影響。通過(guò)從動(dòng)力電池本身的材料特性分析,動(dòng)力電池壽命會(huì)隨著充電倍率的增加而縮短,但目前還沒(méi)有公開(kāi)的量化數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)快速充電技術(shù)對(duì)動(dòng)力電池壽命的影響。建議下一步開(kāi)展快速充電系統(tǒng)的實(shí)證試驗(yàn)以積累充電數(shù)據(jù)支撐快速充電系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。
4、加快零部件研發(fā)
我國(guó)企業(yè)應(yīng)加大高壓器件自主研發(fā)投入,提高器件整體耐壓等級(jí)、適當(dāng)降低電流,加快配套零部件供應(yīng)能力建設(shè),減少熱損耗,為客戶提供最優(yōu)性價(jià)比產(chǎn)品和良好便利的充電環(huán)境。
5、加快速充電系統(tǒng)的研發(fā)和技術(shù)儲(chǔ)備
一方面,國(guó)內(nèi)車(chē)企對(duì)此項(xiàng)技術(shù)還普遍處于預(yù)研、規(guī)劃階段,隨著歐美車(chē)企提出的350kW以上的大功率充電技術(shù)的實(shí)現(xiàn)和車(chē)輛的量產(chǎn),對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)達(dá)到燃油車(chē)的使用體驗(yàn)有極大的促進(jìn)作用。建議車(chē)企加快快速充電系統(tǒng)的研發(fā)和技術(shù)儲(chǔ)備工作以應(yīng)對(duì)國(guó)外車(chē)企的挑戰(zhàn),另一方面,國(guó)內(nèi)充電設(shè)施運(yùn)營(yíng)企業(yè)也應(yīng)更加注重快速充電系統(tǒng)的提前布局,在建設(shè)充電樁/場(chǎng)站時(shí)預(yù)留電力容量和線纜冗余。
6、標(biāo)準(zhǔn)的修訂
GB/T20234.3-2015中關(guān)于車(chē)輛單個(gè)直流充電接口的額定電流不超過(guò)250A的要求和GB/T 27930-2015中明確規(guī)定了充電過(guò)程電流偏移量最高為-400A,按照標(biāo)準(zhǔn)要求則無(wú)法使乘用小客車(chē)在單個(gè)直流接口使用超過(guò)250A的充電電流以及商用車(chē)在兩個(gè)直流接口使用超過(guò)400A的充電電流,標(biāo)準(zhǔn)的這一要求也限制了提升電流來(lái)實(shí)現(xiàn)快速充電系統(tǒng)的可能性,建議根據(jù)快速充電系統(tǒng)的需求和發(fā)展適時(shí)對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂。
7、接口的兼容
車(chē)輛端的充電接口的尺寸已經(jīng)重新按照2015版五項(xiàng)國(guó)標(biāo)的相關(guān)要求進(jìn)行修改,快速充電接口應(yīng)與現(xiàn)有接口兼容。若今后針對(duì)快速充電采用新接口,建議在兼容2015版國(guó)標(biāo)充電接口的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)Combo類(lèi)型的接口。不建議使用快速轉(zhuǎn)接頭,因熱失控等安全隱患較明顯。
報(bào)告審核:許艷華
報(bào)告編寫(xiě):劉鍇、黃炘、李楊




