聚焦電動乘用車大功率充電技術(shù)的前景與挑戰(zhàn)

  5月6日，中國電動汽車百人會2017年第二期“電動汽車熱點(diǎn)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(shù)的前景與挑戰(zhàn)”。中國電動汽車百人會執(zhí)行副理事長歐陽明高主持了此次會議。中國汽車工業(yè)協(xié)會常務(wù)副會長董揚(yáng)、華北電力大學(xué)教授郭春林、奇瑞新能源汽車技術(shù)有限公司電池系統(tǒng)部部長曾祥兵、深圳奧特迅電力設(shè)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(dǎo)發(fā)言。

在我國純電動汽車產(chǎn)業(yè)的起步階段，續(xù)駛里程是用戶選擇純電動汽車的重要指標(biāo)之一。而隨著動力電池技術(shù)的快速發(fā)展，純電動汽車的續(xù)駛里程已經(jīng)有了大幅提高，初步具備了與傳統(tǒng)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(tǒng)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(yàn)。大功率充電技術(shù)能夠解決用戶充電時間長這一痛點(diǎn)。如果將充電時間縮短至3-5分鐘左右，那么在補(bǔ)充能量的時間上，電動汽車就具備了與傳統(tǒng)燃油車相競爭的能力，也能夠符合用戶的使用習(xí)慣。

但是，行業(yè)內(nèi)對于發(fā)展大功率充電技術(shù)是否符合我國新能源汽車的產(chǎn)業(yè)情況、何時大規(guī)模推進(jìn)大功率充電技術(shù)等問題上，還存在一些爭議。在此次研討會上，各領(lǐng)域的專家就中國發(fā)展大功率充電技術(shù)的意義、優(yōu)勢、挑戰(zhàn)等問題各抒己見，進(jìn)行了深入交流和探討。

大功率充電貼合用戶需求和習(xí)慣

董揚(yáng)認(rèn)為，在北京、上海等人口密集的大型城市，亟需快充技術(shù)。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(yīng)當(dāng)鼓勵快充技術(shù)的發(fā)展。董揚(yáng)表示，快充技術(shù)實(shí)際上也確實(shí)是用戶所需要的。

對于如何推動大功率充電技術(shù)的發(fā)展，董揚(yáng)表示，政府應(yīng)該對充電和充電基礎(chǔ)設(shè)施更加重視，加快出臺規(guī)范認(rèn)證制度。企業(yè)要加大投入，研發(fā)先進(jìn)的充電技術(shù)，減少政府對市場的干預(yù)程度，提高市場化水平。最后，董揚(yáng)還提出，在標(biāo)準(zhǔn)體系方面，與國際對接已經(jīng)變得越來越重要。

大功率充電將對電網(wǎng)帶來沖擊

郭春林指出，從用戶需求和電網(wǎng)角度來看，沒有發(fā)現(xiàn)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(wǎng)的安全性也提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。一是超級充電由于體積較大，沒有場地供汽車停留進(jìn)行V2G(Vehicle-to-grid)，導(dǎo)致大量無法接入電網(wǎng)的新能源，也無法通過電動汽車的有序利用或V2G滿足電網(wǎng)的調(diào)節(jié)；二是在上下班高峰期間，容易出現(xiàn)一會全部充電、一會全部停止的情況，負(fù)荷變化達(dá)到所接入變壓器負(fù)荷的20%甚至更高，在夏季等電力供應(yīng)緊張時期，容易出現(xiàn)過負(fù)荷問題，引起線路過熱、跳閘等，這將導(dǎo)致大量負(fù)荷被切除；三是在節(jié)假日、氣候變化、重大活動等因素影響下，尤其是發(fā)生連鎖事故時，發(fā)生穩(wěn)定問題的可能性非常大。

國網(wǎng)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(yīng)用，有可能顯著降低有序充電的潛力，提高電網(wǎng)負(fù)荷峰谷差，降低大電網(wǎng)的整體投入產(chǎn)出效益。

對此，何博提出，電網(wǎng)在規(guī)劃建設(shè)時，可以通過加強(qiáng)電力規(guī)劃與充電設(shè)施建設(shè)運(yùn)行的銜接、加強(qiáng)城市電網(wǎng)建設(shè)和局部配電網(wǎng)建設(shè)改造、明確電動汽車與電網(wǎng)互動的體系框架等方式，應(yīng)對大功率充電對電網(wǎng)所帶來的沖擊。

大功率充電對整車帶來全新技術(shù)挑戰(zhàn)

曾祥兵介紹，市場中廣泛分布的快充設(shè)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(shù)將帶來很多挑戰(zhàn)。

曾祥兵指出，首先，現(xiàn)階段乘用車行業(yè)尚未普及高壓大功率器件，其成本較高、可靠性也待驗(yàn)證，相關(guān)法律法規(guī)、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)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(zhàn)。再次，我國在大功率充電技術(shù)上還存在技術(shù)瓶頸，例如大倍率循環(huán)放電一定程度上會影響電池的循環(huán)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(tǒng)的使用，需要提升電池系統(tǒng)、高壓保護(hù)、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(yè)“出招” 緩解安全壓力

李志剛表示，大功率充電技術(shù)將改變?nèi)藗兊某潆娏?xí)慣，從而影響充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)模式，像加油一樣充電成為可能。但是，大功率充電技術(shù)帶來便捷的同時，也帶來了安全問題。李志剛認(rèn)為，大功率充電技術(shù)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(tǒng)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(jìn)行充電，能夠有效保護(hù)電池的使用壽命。在成熟的保護(hù)策略和控制方案下，高效的均衡管理技術(shù)，保證了電池的一致性，可以保證電池系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)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(rèn)可，他提到，動力電池具有充電的“健康區(qū)間”，在“健康區(qū)間”中，電池的安全就有保障。而目前需要突破的核心技術(shù)則是如何監(jiān)控動力電池的“健康區(qū)間”，同時控制動力電池一直處于“健康區(qū)間”中。

大膽探索技術(shù) 嚴(yán)謹(jǐn)制定標(biāo)準(zhǔn)

歐陽明高指出，大功率充電無論是對電池企業(yè)、電樁企業(yè)、整車企業(yè)還是電網(wǎng)來說，都是一個嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。目前，國外十分重視大功率充電技術(shù)，以德國為例，他們目前正在大力推進(jìn)大功率充電技術(shù)的研發(fā)，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(shù)對于電網(wǎng)和電動汽車的安全性存在一定影響，但是，大功率充電技術(shù)能夠加強(qiáng)我國電動汽車產(chǎn)業(yè)的市場競爭力。因此，要大膽探索大功率充電技術(shù)，為政府制定相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)。

會上，比亞迪汽車工業(yè)有限公司規(guī)劃院高壓安全及高壓電器規(guī)劃部經(jīng)理薛鵬輝、微宏動力系統(tǒng)(湖州)有限公司乘用車轉(zhuǎn)向負(fù)責(zé)人周曉亮、普天新能源有限責(zé)任公司技術(shù)部總經(jīng)理邵浙海、中國電力企業(yè)聯(lián)合會副主任劉永東、精進(jìn)電動創(chuàng)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(jīng)濟(jì)性、可行性等問題，進(jìn)行了發(fā)言和交流。