讲演实录
中汽研新能源车辆检验中心(上海)有限公司
张宝强
首席科学家
工作室电动车辆补能技术平台负责人
以下为讲演实录:
诸位同学,诸位来宾,你们晚上好!
我首先介绍一下我自己,我来自中国车辆技术研究中心的张宝强,在座的同学可能对我们公司不是很了解,我简单介绍一下。中国车辆技术研究中心有限公司是隶属于国务院国资委下的中央企业,它是服务于相当于车辆全产业链的集团企业。我所在的公司是中汽研新能源车辆检验中心,它是中国车辆技术中心下属的二级子单位,重点聚焦的是新能源车辆的相关检验。明天的主题是充电,充电和车不分家。
下边带来四方面的内容介绍:
第一部份是HPC行业现况及挑战。这种背景的素材,上面的专家同学介绍了好多,我再简单说一下。
一个是“双碳”目标提出以后纯电汽车充电功率,对整个行业的压力可以从左侧的图看下来,虽然交通行业的碳排放占比不高,而且随着交通的发展,尤其是道路交通的发展,它面临的碳排放压力降耗十分大。另一方面是新政,近来的一个新政是545号文,在实行新能源车辆和新能源充电桩的下乡活动。在“双碳”目标和新政的推进下,车和桩的发展趋势都十分快。
这是关于车桩的发展数据,目前来看,我国充电桩和车的车桩比早已达到了2.5:1,基本上满足新能源车充电的需求。在这个背景下,车和桩的保有量都在快速下降。
它的技术趋势是哪些?对于车来说,一个是高压化。后面车企的同事讲过,最开始关于大功率充电有两条技术路线:一是以特斯拉为代表的低电流、大电压的方法,还有一些是以劳斯莱斯、小鹏等企业提出的高压。现今的大功率充电的趋势就是既要高电流又要大电压。
这是一些收集整理的车企相关资料。高压直流大功率充电是新能源车辆行业重点发展方向。对于桩端,这是来自2022年充电桩数据的统计结果,从左侧的图可以看见,目前占比达70%的是750V的充电桩平台,也可以看出1000V的占比达到了20%,它和750V整体加上去早已占比接近90%。左边的图展示了近来几年充电桩电流平台的发展趋势,可以看下来1000V的占比在快速下降。
对于充电桩来说,高电流的平台也是它提高充电功率的必然选择,上面说的是车桩的发展趋势,在大的快速的发展趋势下,还是有一些问题,这个问题分两方面,一方面是原先存在的问题,最主要的问题是充电兼容性。我相信在座有好多是新能源车主,你们有过类似的体验,到某一个充电场站进行充电的时侯,并不能保证每一个桩就能一次成功充电,这其中的诱因就是充电桩的兼容性问题。另外一个是充电的安全性问题。还有一个是公共场站的充电服务水平有待进一步提高。
下边还有一个新的挑战,关注充电标准的同事们可能了解,从几年前开始始终就在举办大功率充电标准的研究工作,预计明年年末会有相关的标准颁布,这个标准技术路线有两条:一条是依循原有2015版的标准技术路线衍生优化下来的“国充2015+”的路线。另外一个是相当于电力企业牵头的“”的技术路线。这两个技术路线现今是并存的方式。这会对于无论车企还是桩企带来一些困惑,关于标准方面的问题,我在第二部份会详尽再给你们介绍一下。
第二部份是HPC标准背景及发展
充电的背景最开始的充电标准是在车辆行住户导的,最早可以溯源到2001年,后续随着电动车辆充电越来越普及,它主要由车辆和电力两个行业去分工配合,共同合作去做这个标准。比较有影响力或则代表性的标准是2015版的标准,运行到如今早已有七八年的时间,为我国电动车辆的快速发展奠定了特别坚实的基础。
从2017年之后,面对充电不断新的需求,非常是在充电速率需求上,开始了大功率充电标准的核高基工作,在全省车辆标准化委员会,主张顺着既有的标准方式,对它进行升级优化,也就是所谓的2015+。以电力行业为代表,推出了全新的一套大功率充电标准,也就是。
充电的过程是一个系统性的行为,远端到了配电网,到了充电设施,通过充电联接装置,再到整车,最后到动力电板。涉及的标准主要是设施、连接装置、整车、电池。
我们常说的大功率充电标准主要指,一个是充电通讯合同技术标准GB/T27930,以及充电化学插口技术标准GB/T20234.1-.2-.3,以及充电导引电路技术标准GB/T18487.1。
下边介绍一下充电标准的发展
介绍一下“2015+”这个标准。“国充2015+”的标准集中编制于2021年6月,通过经历方案的提出、测试论证、草案编制、实验验证、应用的验证,目前基本早已建立。国充2015+的原则,首要是保持全面的兼容性。为何如此说?上面的大背景介绍到新能源车辆的快速发展引起我国新能源车辆保有量十分多,我们在升级充电标准的时侯,虽然要重点考虑那些原有的保有的车。
第二个原则是优化改进。刚刚说到2015版的标准早已施行了有一定的时间,其中曝露了好多问题和不足。有了那么长时间标准施行的经验,我们就能对这个标准施行过程中的问题进行归纳总结,对它进行优化升级。
第三个是满足未来的需求。例如超快充、预约充电、V2G等需求。
下边介绍是2015+标准的一些测试验证过程。上面在实验室最开始了一些方案的研究验证,之后在实验室进行了一些车桩验证,我们会进行车桩的匹配验证重点验证这个标准的兼容性怎么,车桩匹配是指符合2015甚至2011版的老车,跟符合2015+的新桩进行了充电匹配,还有新桩和老车的充电匹配。可以看下来,国充2015+的标准,车桩匹配率十分高,在完成实验室的验证以后,我们组织行业举办了公路盲测,从广州那边一路北上,抵达上海,经历了7个省市区域相关的充电场站的测试。
经过上述的试验、道路测试的充分的验证,我们在牵头签署的2015+的标准方案,是满足了全部的任务目标,它可以满足大功率充电、预约充电、车网互动等这种需求,使充电显得愈发兼容、更加方便、更加可靠、更加安全。
这儿面要非常解释一下,它是怎么做到比较好的兼容性,主要是从四个方面:
(1)数学结构。它在2015版的标准相当于进化而至,所以它的插口是天然与之前的标准是兼容的。
(2)硬件电路和控制策略。这儿面主要指导引电路,相当于提出了一个新的导引电路,除了就能辨识老的标准,也就能辨识新的标准。
(3)通讯合同。在互相借鉴的基础上,对通讯合同进行了优化,它也具备版本辨识、跳转等功能,最终实现的疗效,无论是老标准的车桩还是新标准的桩,都能完全兼容。
后面介绍了大功率充电的现况,介绍了标准的情况,也介绍了存在的问题。
聚焦大功率充电,非常是充电桩那边,我们觉得须要对它进行一些测试评价,把产品分五个阶段:产品的研制阶段、型式试验阶段、匹配推广阶段、市场应用阶段、前沿研究阶段。针对不同的阶段,我们觉得有不同的测试技术去解决相应的问题。
首先是研制阶段,重点关注的是产品的可靠性,这儿面包括电气、机械、环境、耐用的可靠性。
第二个是标准合规的检验,依托现有的包括国家标准、行业标准,甚至还有企业标准纯电汽车充电功率,可以进行相应的标准符合性检验。我们会提供测量认证一体化的服务,在做相应的测量的时侯,还可以出具包括CQC的资源认证标示。
第三个也是比较重要的,如何提升充电的兼容性。我们把它分成了四个阶段,去提升产品的兼容性品质。
1、最基本的是插座插头部件级兼容。
2、实际多场景车桩兼容性。包括实际场站、高温、高湿、高寒的极限场站。
3、实验室的复现。目前我们公司早已涵盖了大约130个不同品牌、不同机型的充电桩,可以进行全方位的,不用去外边路测的车桩匹配验证。
4、虚拟场景的兼容性验证。我们自主研制了一套虚拟的充电桩测试,通过这个虚拟的装置,可以把各类故障的测试用例集中上去,之后进行验证。
第四个是场站的高质量星级凭定,主要聚焦场站评测。
第五个是偏前沿的,我们觉得“光储充放一体化”也是未来的趋势,也提供相应的测量验证的服务。
第四部份主要介绍一下目前在建设的平台,中国补能工况大数据平台。
为何做这个平台?现今充电桩的品牌厂家、运营商特别多,虽然有相应的标准,并且每位厂家对这个标准的理解不同,以及对相关策略理解的差别,致使充电的兼容性问题还很严重。
这儿是我们整理的全省充电桩机型的地图(如图)。可以看下来情况十分多,那么多情况会来相应的充电体验上的问题,包括兼容性的问题等等。
做这个平台的目的是哪些?最真实的反应我国充电场站的情况,同时还能提供三方面的功能,一个是对车企那边,主要是帮助车企去验证充电场站的质量服务情况;对于车主那边,提供充电服务的品质;对于政府那边,帮助政府支撑它,给它的提供真实的补能情况,帮助他进行事前事中事后的监管。
这个平台的数据如何来的?一方面通过实车的测试,另一方面是专业设备的测试,采集的都是真实数据,之后再上传到这个平台。它包括主要的地区城市、交通干线、覆盖了主流的营运商、制造商,还有一些三高的场景等等。最后,它还能提供相应的中国充电工况的测试服务,包括行研的服务等等。
前面是一些细节图(如图),包括某一个省市、城市、地区,甚至某一个充电厂的评测情况。
这是我们在测试的实际情况展示,目前早已覆盖了“六纵五横”的高速路线。
这是目前场站数据的情况,包括涵盖了90家的充电营运商,3000座充电站,2000家设施制造商,还有1000多款充电桩的机型,前面还在持续建立更新。
最后简单总结一下,在新政和市场双驱动的情况下,无论是车还是桩都步入了快速发展的阶段。现阶段正值充电标准的更新迭代,可能会对行业的发展带来一定的挑战和新的问题。
怎么解决这种问题?我们觉得须要经过一些专业的测试,帮助企业提升产品的能力。
我们在推的中国补能工况大数据平台,力求的就是呈现国外真实的充电场站的服务设备,推动行业的发展。