淺析純電動(dòng)乘用車大功率快充技術(shù)

純電動(dòng)乘用車大功率快速充電就是采用高電壓、大電流，短時(shí)間內(nèi)將電動(dòng)汽車充滿電。這一功能的實(shí)現(xiàn)在很大程度上決定了用車的便利性。目前快速充電、長(zhǎng)續(xù)駛里程是純電動(dòng)乘用車用戶最為迫切的兩大需求。僅就大功率快充而言，其功能實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)會(huì)對(duì)電動(dòng)汽車的產(chǎn)品設(shè)計(jì)產(chǎn)生非常大的影響。本文將就此展開(kāi)一些討論。

開(kāi)始前，我們先將相關(guān)層面分以下的兩部分：車輛端(EV)和充電供給端(EVSE)。在充電供給端，從企業(yè)相關(guān)性方法可以細(xì)分成地方電網(wǎng)(電網(wǎng)負(fù)荷管理)、充電運(yùn)營(yíng)商、充電設(shè)施集成商、充電模塊集成商、充電連接器和線纜供應(yīng)商。在車輛端，從企業(yè)上可以分為整車OEM企業(yè)、電池系統(tǒng)供應(yīng)商、電池冷卻/加熱子系統(tǒng)供應(yīng)商、充電連接器和線纜供應(yīng)商、車載充電機(jī)供應(yīng)商、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)供應(yīng)商、電空調(diào)供應(yīng)商和DCDC供應(yīng)商還有高壓電氣系統(tǒng)供應(yīng)商等等。

以下就從充電供給端與車輛端的現(xiàn)狀、需求、技術(shù)條件與挑戰(zhàn)等角度，來(lái)談一談電動(dòng)乘用車大功率快速充電的發(fā)展前景。

值得注意的是，去年底，戴姆勒、BMW、福斯、福特等四大車廠曾宣布將在歐洲聯(lián)合部署電動(dòng)車的“超快速充電站”，預(yù)計(jì)設(shè)立的 400 個(gè)充電站為聯(lián)合充電系統(tǒng) (CCS) ，最大功率為 350kW。這一事件表明整車廠共同布局大功率快充從而改善消費(fèi)者體驗(yàn)的趨勢(shì)。

圖1 由大功率快充帶來(lái)的影響變化

一、充電供給端

1)從電網(wǎng)系統(tǒng)性考慮

電網(wǎng)是充電的源頭，考慮到電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，地方電網(wǎng)希望電動(dòng)汽車負(fù)荷接入的不要過(guò)快，因?yàn)閱吸c(diǎn)極大負(fù)荷的接入肯定會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成很大負(fù)擔(dān)，大功率充電對(duì)于電網(wǎng)的安全性也提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，這點(diǎn)就直接定下來(lái)整個(gè)基調(diào)。如果從電網(wǎng)的統(tǒng)籌考慮，大功率快充會(huì)大幅降低有序充電的可能性，導(dǎo)致電網(wǎng)負(fù)荷峰谷差升高，降低大電網(wǎng)的整體投入產(chǎn)出效益。

·開(kāi)設(shè)了快充站，用戶對(duì)充電速度的預(yù)期會(huì)變得更快，很容易出現(xiàn)如同排隊(duì)加油類似的排隊(duì)充電現(xiàn)象，在上下班高峰期間，負(fù)荷管理就是大問(wèn)題，因?yàn)槌潆婇_(kāi)始的時(shí)候，電網(wǎng)負(fù)荷一下子就上去了，出現(xiàn)全部充電的情況，同理快充完成后也會(huì)出現(xiàn)充電在相近時(shí)間點(diǎn)全部停止的情況。

·在現(xiàn)有的管控模式下，以上情況推演下來(lái)，局部的配電負(fù)荷變化就會(huì)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(shí)期，容易出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷問(wèn)題，引起線路過(guò)熱、跳閘等，這將導(dǎo)致電網(wǎng)上大量負(fù)荷被切除。

·從時(shí)間軸上來(lái)看，由于車輛的移動(dòng)特性，會(huì)加劇現(xiàn)有負(fù)荷管理的難度，節(jié)假日、氣候變化、重大活動(dòng)等因素影響下，尤其是發(fā)生連鎖事故時(shí)，發(fā)生問(wèn)題的可能性非常大。

由于大功率充電的布點(diǎn)是接近私人消費(fèi)者，充電設(shè)施運(yùn)營(yíng)商布點(diǎn)就會(huì)依據(jù)現(xiàn)實(shí)的訴求而不是電網(wǎng)的情況來(lái)考慮，快充樁、快充站將會(huì)廣泛分布在居住區(qū)、辦公區(qū)、消費(fèi)區(qū)和工業(yè)區(qū)。這樣的布局很容易影響商業(yè)用電穩(wěn)定，一旦電網(wǎng)因此被要求索賠怎么辦？工業(yè)區(qū)也一樣，萬(wàn)一大功率電器引入影響了供電穩(wěn)定，造成了工業(yè)生產(chǎn)損失怎么辦？