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  • 充電聯盟:電動汽車大功率充電標準發布

    電動汽車是新能源汽車中最重要的組成部分,截至2022年3月底,我國新能源汽車保有量達891.5萬輛,其中純電動汽車保有量724.5萬輛。另據中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟(以下簡稱“充電聯盟”)統計,截止到2022年3月,我國公共充電樁保有量已達到123.2萬個。無論是新能源汽車保有量還是充電基礎設施建設,我國都走在了世界前列。

    動力電池是電動汽車的核心零部件,些年來隨著研發力度的持續加大,電池能不斷提升、成本不斷下降。與2012年相比,2021年動力電池單體比能量提高了1倍,銷售價格僅為當年的1/4,充電倍率也顯著提升。目前,已有主流電池企業根據整車企業需求開發充電倍率達到3C及以上的動力電池,10~20分鐘充電容量可達80%,循環1000周左右,電池SOC(荷電狀態)保持率在95%以上。

    對動力電池而言,大功率充電的難點在于如何衡因增加防止熱失控采取的措施而導致電池系統能量密度下降以及成本上升的問題。因此,大功率充電需要綜合衡相關要素漸進推廣。經過約10年的發展,動力電池的技術能已逐步適應大功率充電需求,電動汽車已基本具備和傳統燃油汽車進行市場競爭的最關鍵要素——即兩者之間相的能源補給效率。

    充電聯盟曾在2021年上半年對電動汽車大功率充電相關情況進行調研,并完成相應的研究報告。在該報告中,將大功率充電定義為充電功率在350kW以上,充電10~15分鐘(與傳統燃油車的加油時間接),以單槍方式給車載動力電池傳導充電的技術。由于傳導大功率充電的充電電流超過250A,充電電壓可達1000V,部分技術要求超出了2015版國標所要求的充電接口及通信協議的參數范圍,因此需采取必要措施進行溫度管理以及充電過程控制,才能適應大功率充電要求。早在2017年,充電聯盟已就大功率充電有關情況對整車企業進行了摸底,發現乘用車量產車型的電壓臺普遍集中在300~500V之間,而充電電流則普遍不到250A。

    基于行業現狀,日工信部發布了GB/T 20234.1《電動汽車傳導充電用連接裝置第1部分:通用要求》推薦國家標準的征求意見稿(以下簡稱《征求意見稿》)?!墩髑笠庖姼濉吩?015版國標的基礎上進一步明確了3項內容:一是交流充電接口和直流充電接口的型式與尺寸分別在GB/T 20234.2和GB/T 20234.3的基礎上保持不變;二是提出液冷系統作為主動冷卻的常見方式,在不改變2015版國標接口尺寸和具備主動冷卻條件的前提下,為充電電流提供最高至1000A的電流優選值;三是提供1000V和1500V的電壓優選值供行業選用。根據上述技術指標,可以滿足高達1000kW的充電功率,為動力電池及電動汽車留出了足夠大的技術發展空間。此次修訂,除了規定為適應實現大功率充電所需要的高電壓大電流及其所必需的熱管理要求外,還針對2015版國標在7年的行業應用中所暴露出來的其他操作問題和潛在的安全風險進行技術優化,是在保持新能源汽車及充電設施穩發展基礎上所做的一次系統修訂。

    調研數據顯示,有65%的被調研企業(包括11家整車制造企業、3家設施運營企業和1家設施制造企業)明確表示,希望國家層面盡快在2015版國標基礎上升級以滿足大功率快充的應用需求。目前,市場上已有多款車型續駛里程在500公里以上,多家企業還將陸續推出續駛里程在700~1000公里的車型。隨著車輛續駛里程的不斷增加,不少用戶迫切需求更大功率的充電技術和更快的充電速度,希望充電時長在20分鐘甚至更短。而按照2015版國標充電接口的要求,續駛里程在450公里及以上的電動汽車直流充電需要1~2小時甚至更長時間。在“里程焦慮”已基本解決的情況下,“充電焦慮”將成為電動汽車市場化路上最大的攔路虎。目前,用戶的“充電焦慮”主要是由于自用充電樁建設難度較大、公共充電點位布局不夠合理和公共充電樁充電功率較低這3方面原因造成。根據《新能源汽車產業發展規劃(2021-2035年)》,我國將推廣“智能有序慢充為主、應急快充為輔”的居民區充電服務模式,加快形成適度超前、快充為主、慢充為輔的高速公路和城鄉公共充電網絡。為此,一方面要進一步破解充電樁進居民區難題,結合智能有序充電技術加大居民區自用慢充樁的建設力度,以實現用戶回家充電的遠期愿景;另一方面,要有針對地建設點位布局合理、設施數量適當,能夠實實在在發揮應急補電作用的大功率快充網絡。

    在自用充電設施得到大力發展后,沒有改造空間的老舊居民區的電動汽車用戶,出租車、物流車等時間成本較高的運營車輛用戶,以及高速公路長途行駛的車輛用戶這3大類群體的充電需求將較多依靠大功率快充網絡來滿足。

    從調研情況看,由于大功率充電需要優化動力電池安全管理和提高車輛電壓臺,成本會增加15%~20%。因此,相當長一段時期內,車企僅會針對運營車輛、高端私家車型配備滿足大功率充電的動力能量系統??傮w來看,發展大功率充電技術,需要綜合車輛安全管理、高壓器件自主可及以及成本等因素,是一個循序漸進的過程。發展大功率充電技術能有效緩解充電焦慮,不過需要設施端和車輛端的緊密協同,以保障充電設施行業穩有序發展。

    (作者劉鍇系中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟技術和認證部主任)

    關鍵詞: 充電聯盟 電動汽車 充電標準 新能源汽車

    來源:中國汽車報網
    編輯:GY653

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