中國儲能網訊：為破解充電困境，探索新技術發(fā)展，中國電動汽車百人會于2017年8月23日在清華大學舉辦了2017年第五期“電動汽車熱點問題系列研討會”，細分純電動乘用車面向大功率充電的高壓系統技術挑戰(zhàn)與發(fā)展前景、電動汽車無線充電技術、探索可持續(xù)發(fā)展的充電業(yè)態(tài)三個主題，探討充電困境與技術發(fā)展。
以下為此次研討會發(fā)言嘉賓南京南瑞集團國際部副主任倪峰的發(fā)言精編：
大功率充電的需求是非常明確的，無論國內外，商用車、出租車、網約車等車輛都有非常急切、迫切的需求。另外，國內外在長途旅行上對大功率充電也有一定需求，尤其是歐洲、美國，長途旅行是較常見的一種出行方式，因此對大功率在高速公路上的應用，有非常迫切的需求。而我國除了上述方面的需求外，在一些特大型的城市里邊，如北上廣深，由于大多數車主很難找到車位進行充電，所以他們也會對大功率充電有強烈需求。
國外大功率充電進展
總體來說，歐美企業(yè)準備第一步在2017、2018年左右，實現150千瓦以上的大功率充電。在2020年前后，歐美企業(yè)將實現350千瓦及以上的大功率充電。
實際上，歐美日等企業(yè)真正開始在標準化方面進入大功率充電，并不是特別早，應該是2016年才提出來。但目前來看，進展速度非?？?，明年或將發(fā)布部分標準。
今年，歐洲包括寶馬、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，而目前來看，這個充電網絡的建設速度超出意料，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350千瓦以上的充電站。
而這些大功率充電網絡全部由車企出資，并由車企自己制定路線，其他的運營商沒有直接加入。關于如何盈利，這些企業(yè)介紹，有兩個方面，一是300公里續(xù)駛里程以上的電動汽車進入市場，如果沒有大功率充電的支持，很難打開市場；二是在充電費用上，現在設置的充電費用高于汽油，以保證盈利。其理由是長途旅行需求對私人車輛來說占比不大，為此付出較高的費用，可以被使用者接受。
在大功率充電方面，日本走得相對緩慢。目前日本主要還是傾向于150千瓦左右的功率，而350千瓦的大功率充電計劃在2022年以后再實現。日本認為當前不需要著急實現350千瓦的大功率充電。在這一點上，歐美和日本還存在差別。
大功率充電實施路線
目前，常用的大功率充電一般分兩種：標準運行方式和特殊運行方式。標準運行方式，是通過加大電纜截面，多連接器，提高載流能力，重慶在幾年前已經使用這種方式。但這種方式會導致電纜重量增加，操作不方便，不適合用于公共場所，可能比較適合專用的場地使用。目前，有人提出了全自動或半自動的解決方案，IEC也成立了工作組，做機器輔助充電。
特殊運行方式是目前比較流行的方式，就是采用熱管理技術。實際上，大功率充電對充電側來講，最大的問題就是冷卻方式，能夠在較小的截面上實現大電流的承載。
大功率充電實際上在IEC61851兩個版本種提出了不同的要求，相比舊標準，增加了大功率充電后，新標準對于溫度點有了明確的要求，包括測試、工作方式等。
將兩種方式做個比較。在普通方式下，通過增加電纜截面承載350安培或者400安培電流時，需要110平方米的電纜才能保證長期正常工作，但增加冷卻后，只需要50-70平方米甚至更小。
大功率充電難點
大功率充電的連接器設計有一個難點，一般我們講溫度測量值，怎么得到的，通過連接器里某一特定的位置溫度傳感器來獲得的，大家知道，尤其在接觸面或者端接頭這些地方是很難把傳感器直接裝在發(fā)熱處的。溫度檢測的值和實際溫度值中間是有德爾塔的，隨著不同工況斜率是不一樣的。所以，需要對整個充電過程的溫度點進行測試，還要對整個充電過程的時間加速度有一定預判，所以這就是需要做連接器連接廠家，包括充電廠家要對溫度有很精確的把握住。
另外，安裝這個位置，因為大家說連接器工作環(huán)境是相對比較惡劣的，經常會跌落、碾壓發(fā)生，這些連接器探頭的位置不能發(fā)生偏移，如果發(fā)生偏移的話溫度檢測會有比較大的問題，這是比較難解決的問題，現在各個國家也都在想辦法解決這些事情。
整個大功率有一個簡單的拓撲圖，和原來的拓撲相比最大的區(qū)別，在所有的發(fā)熱端點，我們充電機而言，我們的車輛插頭和車輛插座都可以安裝車輛傳感器，根據原來的要求包括我們國標的要求，現在對大功率的要求需要4個傳感器裝上去。另外，電纜里面還會有相應的東西。
同時針對大功率連接的設計也提出了實驗檢測的方法，包括制造一些測量的量具，模擬車端發(fā)熱的過程檢測插頭，或者通過短路的電路模擬充電的過程產生大電流來檢測整個車輛插頭溫升的情況，這個東西在IEC的標準里面都做了詳盡的規(guī)定。
我國在大功率充電方面的進展和規(guī)劃
中國大功率充電是從2016年開始的。目前由充電聯盟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(yè)，將近20家企業(yè)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。
從2016年3月起，在北京、深圳、南京等地開了若干次關于大功率充電的會議，對技術細節(jié)進行了討論。今年5月正式成立了工作組。6月，將大功率充電這一議題作為我國與德國的合作項目，已經得到了雙方政府的認可。
目前，已經基本確定了中國大功率充電的目標，這個目標分近期和遠期。經過一系列調研，第一步電壓平臺可能定在700V左右。對于電動汽車而言，電壓平臺現在最大的問題是，提升電壓平臺的器件，尤其是汽車級應用器件還不能輕易獲得。因此，500-700V可能是大功率充電較好的起步點。而對于充電設施而言，再次提升電壓，至少對充電設施來講，較為容易實現。電流方面，可能會將400-500安培作為起步點。
關于兼容的問題，目前工作組有兩個方案，一是延用2015版充電連接器，在目前國標情況下增加改造，來實現大功率充電。另一種方案是基于大功率充電進行重新設計。兩種方案都有優(yōu)缺點，第一個方案的優(yōu)點是與現有標準端面兼容，理論上講不需要做任何物理轉換，缺點則是，2015版標準在設計時，根本沒有考慮大功率充電的問題，甚至正常充電時，還存在很多當時沒有考慮到的情況。而重新設計新的使用大功率的連接器，可以做很多優(yōu)化，提高性能和安全性。這一方案的缺點是，與原來的端面不兼容，需要設計轉接頭。
關于充電電纜，也需要重新定義，包括冷卻系統如何選擇、工作情況下對導體溫度的檢測、電纜的抗碾壓測試、柔軟度、兼容性等。目前，關于電纜的標準剛出了一版，這都是需要討論的問題。
在充電機側也需要改進，包括控制導引電路。我國目前的控制導引電路在原來的基礎上使用問題不大。但如果使用大功率充電，就會出現一些問題，最大的問題是沒有硬節(jié)電信號，這也是我國原有方案和歐美日等國的一大區(qū)別。歐美的方案中，CCS電路里帶了一個S開關，可以通過硬件的信號，從車側向樁通知異常狀態(tài)，日本的方案中有三個硬節(jié)電信號，保證車到樁、樁到車之間的信號傳遞。
因此，我們提出一個改進電路，利用現在的輔助電源，增加兩個控制點，這樣電路本身在控制邏輯上和原來完全兼容，但提供了車到樁、樁到車的信號，同時可以解決以前老電路對PE斷針情況無法判斷的問題。采用這個信號后，輔助電源是不能用了，但是根據調研的情況，包括大車在內，2015版標準實際上對輔助電源已經做了一定限制，當時限制是10安培，所以準備把這個作為一些輔助的功率電源，基本上已經不用了，所以說這個影響非常小。
另外，充電機也需解決一些問題。目前充電機標準沒有完善，如果電壓平臺提高到1000V，覆蓋范圍可能就是200-1000V，如果還是采用原來的恒流方式，那么低壓時功率會大幅減小體驗會很差。這種情況，我們會對某一些電壓端做恒功率的處理，保證在低電壓時也能夠達到一定的輸出功率。在充電機里要記錄的一些東西，有一些Y電容要求的問題，因為隨著充電機的功率增大，Y電流也會增大。
最后是關于通訊協議。原來通訊協議對大功率沒有任何支持，包括緊急情況的處理、溫度的處理，以及即插即用的方式，以前是沒有存在這種可以把車輛的ID傳入充電機的方式。所以，希望借助大功率充電的機會，將充電協議進行部分修訂，包括測試大功率充電的標準、即插即用的方式和充電通信安全的問題。
目前為止，工作組內部比較傾向性的意見還是設計新方案繼續(xù)往前走。我們現在開始做驗證系統，包括連接器的設計，可能在今年年底，會拿出連接器的設計初稿。從明年開始，可能會選擇恰當時間，請一些公司加入并提供車輛，以供我們做實驗，希望明年6月時能夠完成初步的實驗，初步定的功率可能200—300千瓦左右，在500—700V情況下實現400安培的充電。
關于標準，我們希望是在具備一定數據積累的情況下，再進行標準的詳盡制定。因此，我們打算今年年底把計算報上去，明年開始在實驗室驗證，最后再進行標準的制定工作，最終，我們將在2019年前后將大功率充電標準制定完成。
