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聚焦電動乘用車大功率充電技術的前景與挑戰

聚焦電動乘用車大功率充電技術的前景與挑戰

  5月6日,中國電動汽車百人會2017年第二期“電動汽車熱點問題系列研討會”在京召開,此次研討會的主題聚焦“電動乘用車大功率充電技術的前景與挑戰”。中國電動汽車百人會執行副理事長歐陽明高主持了此次會議。中國汽車工業協會常務副會長董揚、華北電力大學教授郭春林、奇瑞新能源汽車技術有限公司電池系統部部長曾祥兵、深圳奧特迅電力設備股份有限公司總工程師李志剛等十位嘉賓在研討會上作了引導發言。

  在我國純電動汽車產業的起步階段,續駛里程是用戶選擇純電動汽車的重要指標之一。而隨著動力電池技術的快速發展,純電動汽車的續駛里程已經有了大幅提高,初步具備了與傳統燃油車相競爭的能力。與此同時,用戶對電動汽車的充電時間有了新要求。目前來看,純電動汽車的充電時間比傳統燃油車加油時間長出不少,這也影響了電動汽車用戶在充電時的體驗。大功率充電技術能夠解決用戶充電時間長這一痛點。如果將充電時間縮短至3-5分鐘左右,那么在補充能量的時間上,電動汽車就具備了與傳統燃油車相競爭的能力,也能夠符合用戶的使用習慣。

  但是,行業內對于發展大功率充電技術是否符合我國新能源汽車的產業情況、何時大規模推進大功率充電技術等問題上,還存在一些爭議。在此次研討會上,各領域的專家就中國發展大功率充電技術的意義、優勢、挑戰等問題各抒己見,進行了深入交流和探討。

  大功率充電貼合用戶需求和習慣

  董揚認為,在北京、上海等人口密集的大型城市,亟需快充技術。中國的電動汽車停車位比美國少很多,所以慢充的公共充電樁作用有限,因此,應當鼓勵快充技術的發展。董揚表示,快充技術實際上也確實是用戶所需要的。

  對于如何推動大功率充電技術的發展,董揚表示,政府應該對充電和充電基礎設施更加重視,加快出臺規范認證制度。企業要加大投入,研發先進的充電技術,減少政府對市場的干預程度,提高市場化水平。最后,董揚還提出,在標準體系方面,與國際對接已經變得越來越重要。

  大功率充電將對電網帶來沖擊

  郭春林指出,從用戶需求和電網角度來看,沒有發現明確的超級快充需求,慢充和普通快充基本可以解決用戶的需求。

  郭春林還表示,大功率充電對于電網的安全性也提出了嚴峻的挑戰。一是超級充電由于體積較大,沒有場地供汽車停留進行V2G(Vehicle-to-grid),導致大量無法接入電網的新能源,也無法通過電動汽車的有序利用或V2G滿足電網的調節;二是在上下班高峰期間,容易出現一會全部充電、一會全部停止的情況,負荷變化達到所接入變壓器負荷的20%甚至更高,在夏季等電力供應緊張時期,容易出現過負荷問題,引起線路過熱、跳閘等,這將導致大量負荷被切除;三是在節假日、氣候變化、重大活動等因素影響下,尤其是發生連鎖事故時,發生穩定問題的可能性非常大。

  國網能源研究院高級工程師何博也提到,乘用車大功率充電的大范圍應用,有可能顯著降低有序充電的潛力,提高電網負荷峰谷差,降低大電網的整體投入產出效益。

  對此,何博提出,電網在規劃建設時,可以通過加強電力規劃與充電設施建設運行的銜接、加強城市電網建設和局部配電網建設改造、明確電動汽車與電網互動的體系框架等方式,應對大功率充電對電網所帶來的沖擊。

  大功率充電對整車帶來全新技術挑戰

  曾祥兵介紹,市場中廣泛分布的快充設備輸出功率主要集中在50-125Kw,最大快充電流普遍低于200A。因此,大功率、高電壓(350Kw-500Kw,1000V)快充技術將帶來很多挑戰。

  曾祥兵指出,首先,現階段乘用車行業尚未普及高壓大功率器件,其成本較高、可靠性也待驗證,相關法律法規、試驗標準也未健全。其次,大功率零部件體積較大,對于乘用車而言,大功率器件的布置將會帶來極大的挑戰。再次,我國在大功率充電技術上還存在技術瓶頸,例如大倍率循環放電一定程度上會影響電池的循環壽命、電控模塊需要使用更高電壓平臺的功率器件等。最后,高壓大功率系統的使用,需要提升電池系統、高壓保護、高壓接口、電控單元、高壓傳輸回路等部件的耐壓與過流能力,將帶來成本的成倍增長。

  動力電池企業“出招” 緩解安全壓力

  李志剛表示,大功率充電技術將改變人們的充電習慣,從而影響充電基礎設施建設模式,像加油一樣充電成為可能。但是,大功率充電技術帶來便捷的同時,也帶來了安全問題。李志剛認為,大功率充電技術對熱管理和兼容性有了新要求,對動力電池的安全性有一定影響。

  力神動力電池系統有限公司羅志民對此表示,依靠精確的單體電壓測量和溫度測量,在充電控制方面采用階梯限電流方式進行充電,能夠有效保護電池的使用壽命。在成熟的保護策略和控制方案下,高效的均衡管理技術,保證了電池的一致性,可以保證電池系統的安全穩定運行,為快速充電提供保障。

  寧德時代新能源科技股份有限公司主任工程師王升威對此表示認可,他提到,動力電池具有充電的“健康區間”,在“健康區間”中,電池的安全就有保障。而目前需要突破的核心技術則是如何監控動力電池的“健康區間”,同時控制動力電池一直處于“健康區間”中。

  大膽探索技術 嚴謹制定標準

  歐陽明高指出,大功率充電無論是對電池企業、電樁企業、整車企業還是電網來說,都是一個嚴峻挑戰。目前,國外十分重視大功率充電技術,以德國為例,他們目前正在大力推進大功率充電技術的研發,以滿足用戶的需求以及提高在全球市場中的競爭力。

  對此,歐陽明高指出,雖然大功率充電技術對于電網和電動汽車的安全性存在一定影響,但是,大功率充電技術能夠加強我國電動汽車產業的市場競爭力。因此,要大膽探索大功率充電技術,為政府制定相關技術標準提供依據。

  會上,比亞迪汽車工業有限公司規劃院高壓安全及高壓電器規劃部經理薛鵬輝、微宏動力系統(湖州)有限公司乘用車轉向負責人周曉亮、普天新能源有限責任公司技術部總經理邵浙海、中國電力企業聯合會副主任劉永東、精進電動創始人兼CTO蔡蔚、吉利汽車部長汪小云等也分別就大功率充電的安全性、經濟性、可行性等問題,進行了發言和交流。(作者:中國電動汽車百人會)

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