北京汽車研究總院白健《電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)車端與地面端的綠色解耦

發(fā)布日期:2023-03-01

核心提示:9月27-28日,由充換電百人會(huì)、中國(guó)充電樁網(wǎng)、聯(lián)聯(lián)充電聯(lián)合主辦,上海賀勵(lì)展覽有限公司、上海賀勵(lì)商務(wù)咨詢有限公司承辦的2022第八
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9月27-28日,由充換電百人會(huì)、中國(guó)充電樁網(wǎng)、聯(lián)聯(lián)充電聯(lián)合主辦,上海賀勵(lì)展覽有限公司、上海賀勵(lì)商務(wù)咨詢有限公司承辦的2022第八屆中國(guó)國(guó)際電動(dòng)汽車充換電產(chǎn)業(yè)大會(huì)(簡(jiǎn)稱:金磚充換電論壇)在常州香格里拉大酒店順利召開。本屆大會(huì)設(shè)置“論壇峰會(huì)+展覽展示”,以“創(chuàng)新協(xié)同驅(qū)動(dòng),低碳高效發(fā)展”為主題,通過(guò)話題設(shè)置,引發(fā)討論,倡導(dǎo)和引領(lǐng)充換電及電動(dòng)汽車企業(yè)發(fā)展思路及策略。引爆業(yè)內(nèi)對(duì)“充換電”的關(guān)注,解讀最新充換電發(fā)展困惑,詮釋機(jī)遇及發(fā)展方向。
 
 
 
 
演講實(shí)錄
 
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北京汽車研究總院充電系統(tǒng)副總師白健出席論壇并發(fā)表主題演講——《電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)車端與地面端的綠色解耦》。
 
 
以下為演講實(shí)錄:  
 
各位同仁,朋友:大家下午好!我?guī)?lái)的分享是電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展背景下,對(duì)車端與地面端充電系統(tǒng)解決方案的進(jìn)一步分析。
 
首先電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化已快速發(fā)展了十多年,這期間產(chǎn)業(yè)發(fā)生了巨大變化,從早期的政策引導(dǎo)到當(dāng)前的市場(chǎng)引導(dǎo)。電動(dòng)汽車作為一個(gè)大宗商品,正式與傳統(tǒng)燃油車,氫能源汽車等各種類型的汽車展開一場(chǎng)公平的商業(yè)化競(jìng)爭(zhēng)。市場(chǎng)對(duì)電動(dòng)汽車的要求也發(fā)生了巨大變化。
 
產(chǎn)業(yè)早期,電動(dòng)汽車銷售主要圍繞有限購(gòu)政策的城市,地方政府通過(guò)補(bǔ)貼、路權(quán)等利好政策,引導(dǎo)用戶選購(gòu)新能源汽車。伴隨油價(jià)的高漲,非限購(gòu)類的城市消費(fèi)者,開始越來(lái)越多的嘗試選擇電動(dòng)汽車作為他的主要出行工具。
 
基于這個(gè)行業(yè)變化情況,我們清晰的看到:在行業(yè)前十年,70%的銷量來(lái)自于限購(gòu)類城市;未來(lái)十年,70%的銷量都會(huì)來(lái)自于非限購(gòu)類城市,市場(chǎng)從對(duì)公集采轉(zhuǎn)向私人用戶,導(dǎo)致廣大車企都在努力降低自己對(duì)公車輛銷售的比例,加大對(duì)私銷售的比例。
 
這期間,整車?yán)m(xù)駛里程也發(fā)生了巨大變化。從最早150公里、200公里到后來(lái)的400公里,今天的700公里,以及未來(lái)的1000公里。車輛的續(xù)駛里程在不斷增加,隨著續(xù)駛里程不斷增加,廣大車企發(fā)現(xiàn)里程焦慮掩蓋下的是補(bǔ)能焦慮,這需要整車?yán)锍踢_(dá)到一定水平之后,才會(huì)從冰山下面呈現(xiàn)出來(lái)。
 
補(bǔ)能焦慮導(dǎo)致廣大車企需要思考如何在有限里程下,通過(guò)提升充電便利性解決用戶的出行焦慮。
 
車輛的續(xù)駛里程短期內(nèi)永遠(yuǎn)是有限的,從200公里的車、400公里的車到700公里的車,在用車過(guò)程當(dāng)中,車企發(fā)現(xiàn)整車?yán)锍淘介L(zhǎng),用戶對(duì)充電的焦慮程度越深。
 
用戶的出行方案存在很多不確定性。比如:簡(jiǎn)單的上班,外出開會(huì),中間可能送孩子上學(xué),下班的時(shí)候接孩子回家,中間還要轉(zhuǎn)彎去菜市場(chǎng)買菜,或者去某個(gè)地方買樣?xùn)|西或者約個(gè)會(huì)等等,這期間,用戶會(huì)需求:
 
(1)希望知道準(zhǔn)確的剩余的電量、剩余里程,以及出行的目標(biāo)能不能達(dá)到,用不用充電。
 
(2)如果需要充電,時(shí)間和費(fèi)用的平衡和對(duì)下一階段出行的影響,補(bǔ)能方式有沒(méi)有給用戶更多的選擇。
 
多樣的選擇導(dǎo)致了充電系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景的復(fù)雜化,一種是在固定用車場(chǎng)景下產(chǎn)生的補(bǔ)能需求。另一種是在隨機(jī)用車場(chǎng)景下產(chǎn)生的補(bǔ)能需求的。
 
當(dāng)前情況下,廣大車企更急于解決的是隨機(jī)用車場(chǎng)景下的用戶需求,這期間更多呈現(xiàn)的是充電時(shí)間便利性的問(wèn)題。
 
充電時(shí)間便利性,北汽在車端,基于極狐阿爾法S車型,與華為合作打造了一款極狐HI版超充車型。這款車在開發(fā)時(shí),整車性能邊界就是圍繞國(guó)標(biāo)的750V-250A的最大常規(guī)邊界展開設(shè)計(jì),并實(shí)現(xiàn)了性能設(shè)計(jì)目標(biāo)。其中750V的峰值電壓,是基于在調(diào)研了全中國(guó)主要城市和主要高速主干道的公共充電設(shè)施情況下,考慮最大的兼容社會(huì)公共充電資源情況制定的。在2018、2019年,社會(huì)上主流公共充電站幾乎沒(méi)有1000V的充電資源,750V充電樁也只占了相對(duì)少的比例。
 
但是未來(lái)兩年各廠家推廣的新車型肯定會(huì)普遍超過(guò)當(dāng)前國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的限值,所以北汽也非常期待下一版統(tǒng)一的超充國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)和發(fā)布實(shí)行,給行業(yè)起到引領(lǐng)作用。
 
除了北汽,業(yè)內(nèi)其他兄弟車企也紛紛選擇了高壓快充的技術(shù)路線,無(wú)論是現(xiàn)在小鵬已經(jīng)發(fā)布的S4、G9,還是極氪發(fā)布的采用寧德時(shí)代麒麟電池(達(dá)到4C倍率的電池)的新車型,對(duì)于解決充電時(shí)間便利性來(lái)說(shuō),高壓超充都是目前最清晰的,最肯定的解決路徑。
 
近年來(lái),公共充電設(shè)施的情況也發(fā)生巨大變化?車端已經(jīng)率先推出高壓超充車型的同時(shí),行業(yè)急需公共充電設(shè)施的快速跟上,甚至超過(guò)車企再多走半步。
 
7月份的時(shí)候,北汽完成了沿京滬高速公共充電資源的調(diào)研,通過(guò)真實(shí)模擬用戶出行行為,調(diào)研了其間每個(gè)服務(wù)站實(shí)際充電資源的情況。其中700V的樁占比約35%,普遍分布在北京、河北、河南地區(qū),山東及再往南區(qū)域,大部分高速充電樁是500V的電壓平臺(tái),功率大部分是120KW,少量是60KW。
 
北汽目前通過(guò)接入頭部的充電運(yùn)營(yíng)服務(wù)商數(shù)據(jù),從數(shù)十萬(wàn)充電資源中篩選出各個(gè)主要城市內(nèi)高壓大功率充電樁的具體比例。后續(xù),北汽還會(huì)持續(xù)進(jìn)行京港澳等高速調(diào)研分析,擇機(jī)再給大家做分享。
 
基于公共充電資源的現(xiàn)狀,越來(lái)越多的主機(jī)廠開始不僅在城市里投建高壓超充站,在高速和主干道出入口也在加速投放高壓超充資源。從2020年開始,各個(gè)車廠的建站提速非常快,新站數(shù)量激增迅猛。
 
在此從車輛端已經(jīng)明確需求公共充電設(shè)施行業(yè)的加速充電設(shè)施功率和電壓的提升。
 
北汽從2021年10月份到現(xiàn)在,已經(jīng)上線了20座超充站,而且北汽投建的所有場(chǎng)站都采用360kW及以上功率的超充設(shè)備,這些超充設(shè)備均采用的主動(dòng)液冷系統(tǒng),場(chǎng)站配置了智能地鎖,對(duì)于不能建地鎖的場(chǎng)站,北汽還會(huì)派專人進(jìn)行車位管理。我們希望通過(guò)為各個(gè)品牌的電動(dòng)汽車車主服務(wù),推動(dòng)超充產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
 
北汽已投建的超充場(chǎng)站總體有四個(gè)特點(diǎn):
 
1、柔性功率分配。我們場(chǎng)站每個(gè)終端都是超充的,不做超充與常規(guī)充電的混裝,是為了方便用戶到了場(chǎng)站隨機(jī)選擇的任何一個(gè)樁都能體驗(yàn)到超充體驗(yàn)。
 
2、通過(guò)液冷熱管理,大幅度降低了線纜重量以及設(shè)備噪聲。
 
3、智能化功能,如推即插即充以及智能地鎖等,簡(jiǎn)化用戶充電操作步驟。
 
4、單樁480kW大功率,1000V-600A適配市面上已量產(chǎn)和未來(lái)車型的充電需求。
 
做高壓超充不是一蹴而就的,北汽早在2014年,就展開了2C及2C以上倍率的整車超級(jí)快充性能的技術(shù)研發(fā)。2017年就參與了中電聯(lián)牽頭組織的中國(guó)大功率充電的技術(shù)路線研究,期間,在車端針對(duì)動(dòng)力總成以及熱管理系統(tǒng)都完成了高壓系統(tǒng)儲(chǔ)備,在2019年結(jié)合國(guó)網(wǎng)組織的北京未來(lái)科學(xué)城Chaoji發(fā)布活動(dòng),推出了整車全液冷超充系統(tǒng)的3C試驗(yàn)樣車。
 
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北汽正在搭建一個(gè)覆蓋全國(guó)的快速補(bǔ)能網(wǎng)絡(luò),這個(gè)補(bǔ)能網(wǎng)絡(luò)目前規(guī)劃包含:京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角以及川渝等國(guó)內(nèi)新能源汽車主銷區(qū)域,包括聯(lián)通中間的高速和主干道,為用戶打造希15分鐘補(bǔ)能圈。
 
同時(shí),北汽作為北京的地方性國(guó)企,會(huì)先在北京城中心和新城區(qū)為服務(wù)中心,打造一個(gè)半徑400公里,覆蓋北京周邊主要衛(wèi)星城市和主干道的補(bǔ)能網(wǎng),一期投建超過(guò)100座超充站,支持首都車主用戶的日常用車及出行。
 
除了隨機(jī)用車場(chǎng)景外,對(duì)于用戶的固定用車場(chǎng)景。北汽認(rèn)為這將是未來(lái)十年制約電動(dòng)汽車快速發(fā)展的主要瓶頸,也是我們下面最迫切的工作。
 
第一,當(dāng)前用戶的私樁配樁率比較高,但是所有不能配建私樁的原因均是用戶以及車企短期內(nèi)無(wú)法解決的。這些問(wèn)題產(chǎn)生自地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施和資源的有限性,比如車位和電力。    
 
第二,重點(diǎn)城市小區(qū)停車資源分布不均勻,包括我們車位比存在巨大缺口。且隨著中國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,中國(guó)新建停車位和車輛銷量比例的發(fā)展趨勢(shì)長(zhǎng)期存在差距,且差距不斷擴(kuò)大。未來(lái)隨車充電樁的安裝將存在缺少停車位的及出行問(wèn)題。
 
第三,電力負(fù)荷情況,中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展很快,個(gè)人的用電量激增,未來(lái)電動(dòng)汽車充電將與用戶日常生活爭(zhēng)奪電力資源。中國(guó)的能源改革和電力轉(zhuǎn)型,可能會(huì)讓這個(gè)挑戰(zhàn)提前到來(lái)。
 
第四,實(shí)際投建的場(chǎng)站,實(shí)際利用率較差,用戶日常出行習(xí)慣中絕大部分時(shí)間,車輛處于停滯狀態(tài),實(shí)際充電時(shí)間有限,導(dǎo)致傳統(tǒng)交流或是直流充電樁方案帶來(lái)較差的能源利用率,促使行業(yè)要進(jìn)行新的充電設(shè)備,尤其是社區(qū)級(jí)的充電設(shè)備的開發(fā)和創(chuàng)新。
 
創(chuàng)新需要在兩個(gè)方向同時(shí)發(fā)力:一是在車端,主機(jī)廠努力提升車載OBC的工作效率?;蛘咄苿?dòng)去OBC或者OBC配置可選化,通過(guò)把充電機(jī)放在車外側(cè),并結(jié)合充電樁的技術(shù)革新,能夠較容易的解決充電效率和補(bǔ)能效率的問(wèn)題。
 
二是在樁端:
 
對(duì)家充交流樁進(jìn)行智能化改造,通過(guò)云端的控制命令,通過(guò)后臺(tái)需求響應(yīng)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)有序充電。
 
或者基于直流母線實(shí)現(xiàn)社區(qū)充電的群充群控。通過(guò)對(duì)電力負(fù)荷的統(tǒng)一占用和二級(jí)智能分配,提高能源使用效率。但是目前要解決產(chǎn)品的成本和產(chǎn)業(yè)化問(wèn)題。
 
疫情已經(jīng)到了第三個(gè)年頭,它實(shí)實(shí)在在的改變了用戶的出行習(xí)慣。V2X對(duì)外放電技術(shù)煥發(fā)第二春。
 
受疫情影響,城市周邊露營(yíng)成為用戶非常高頻的生活選擇方式,電動(dòng)汽車通過(guò)V2X技術(shù)實(shí)現(xiàn)了相比燃油車更有優(yōu)勢(shì)的對(duì)外放電體驗(yàn)。
 
北汽基于這一點(diǎn),結(jié)合我們車輛的放電功能,為用戶提供一系列的對(duì)外放電補(bǔ)能裝置,因?yàn)檫@些設(shè)備可以用戶直接握持,對(duì)我們的技術(shù)路線選擇提出更高的安全要求。
 
作為一個(gè)完整充電系統(tǒng)的開發(fā),無(wú)論從車端到地面端到云端,需要很多系統(tǒng)、很多功能的打通,它是一個(gè)系統(tǒng)工程,甚至是跨系統(tǒng)工程。無(wú)論是從車輛的總布置到充電口的布置,到線纜的走線,到器件的選擇,到電壓平臺(tái)的設(shè)立,都需要一個(gè)復(fù)雜的研究過(guò)程。
 
未來(lái)需要整個(gè)行業(yè)求同存異,一起為用戶用車體驗(yàn)的提升構(gòu)建一張更智能,更高效的電動(dòng)汽車補(bǔ)能網(wǎng)絡(luò),需要我們各行各業(yè)的參與者共同努力。謝謝大家!

 
 
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