為破解充電困境，探索新技術發(fā)展，中國電動汽車百人會于8月23日在清華大學舉辦了2017年第五期“電動汽車熱點問題系列研討會”，細分純電動乘用車面向大功率充電的高壓系統(tǒng)技術挑戰(zhàn)與發(fā)展前景、電動汽車無線充電技術、探索可持續(xù)發(fā)展的充電業(yè)態(tài)三個主題，探討充電困境與技術發(fā)展。

以下為此次研討會發(fā)言嘉賓南京南瑞集團國際部副主任倪峰的發(fā)言精編：

大功率充電的需求是非常明確的，無論國內外，商用車、出租車、網(wǎng)約車等車輛都有非常急切、迫切的需求。另外，國內外在長途旅行上對大功率充電也有一定需求，尤其是歐洲、美國，長途旅行是較常見的一種出行方式，因此對大功率在高速公路上的應用，有非常迫切的需求。而我國除了上述方面的需求外，在一些特大型的城市，如北上廣深，由于大多數(shù)車主很難找到車位進行充電，所以他們也會對大功率充電有強烈需求。

國外大功率充電進展

總體來說，歐美企業(yè)準備第一步在2017、2018年左右，實現(xiàn)150千瓦以上的大功率充電。在2020年前后，歐美企業(yè)將實現(xiàn)350千瓦及以上的大功率充電。

實際上，歐美日等企業(yè)真正開始在標準化方面進入大功率充電，并不是特別早，應該是2016年才提出來。但目前來看，進展速度非?？?，明年或將發(fā)布部分標準。

今年，歐洲包括寶馬、戴姆勒、保時捷、奧迪等車企和美國福特成立了合資公司，希望用2年的時間在歐洲建立大功率充電網(wǎng)絡，而目前來看，這個充電網(wǎng)絡的建設速度超出意料，今年底可能在歐洲會建成10座以內的充電站，2019年計劃建成400余座350千瓦以上的充電站。

而這些大功率充電網(wǎng)絡全部由車企出資，并由車企自己制定路線，其他的運營商沒有直接加入。關于如何盈利，這些企業(yè)介紹，有兩個方面，一是300公里續(xù)駛里程以上的電動汽車進入市場，如果沒有大功率充電的支持，很難打開市場；二是在充電費用上，現(xiàn)在設置的充電費用高于汽油，以保證盈利。其理由是長途旅行需求對私人車輛來說占比不大，為此付出較高的費用，可以被使用者接受。

在大功率充電方面，日本走得相對緩慢。目前日本主要還是傾向于150千瓦左右的功率，而350千瓦的大功率充電計劃在2022年以后再實現(xiàn)。日本認為當前不需要著急實現(xiàn)350千瓦的大功率充電。在這一點上，歐美和日本還存在差別。

大功率充電實施路線

目前，常用的大功率充電一般分兩種：標準運行方式和特殊運行方式。標準運行方式，是通過加大電纜截面，多連接器，提高載流能力，重慶在幾年前已經(jīng)使用這種方式。但這種方式會導致電纜重量增加，操作不方便，不適合用于公共場所，可能比較適合專用的場地使用。目前，有人提出了全自動或半自動的解決方案，IEC也成立了工作組，做機器輔助充電。

特殊運行方式是目前比較流行的方式，就是采用熱管理技術。實際上，大功率充電對充電側來講，最大的問題就是冷卻方式，能夠在較小的截面上實現(xiàn)大電流的承載。

大功率充電實際上在IEC61851兩個版本種提出了不同的要求，相比舊標準，增加了大功率充電后，新標準對于溫度點有了明確的要求，包括測試、工作方式等。

將兩種方式做個比較。在普通方式下，通過增加電纜截面承載350安培或者400安培電流時，需要110平方米的電纜才能保證長期正常工作，但增加冷卻后，只需要50-70平方米甚至更小。

大功率充電難點

大功率充電的連接器設計有一個難點，一般我們講溫度測量值，怎么得到的，通過連接器里某一特定的位置溫度傳感器來獲得的，大家知道，尤其在接觸面或者端接頭這些地方是很難把傳感器直接裝在發(fā)熱處的。溫度檢測的值和實際溫度值中間是有德爾塔的，隨著不同工況斜率是不一樣的。所以，需要對整個充電過程的溫度點進行測試，還要對整個充電過程的時間加速度有一定預判，所以這就是需要做連接器連接廠家，包括充電廠家要對溫度有很精確的把握住。

另外，安裝這個位置，因為大家說連接器工作環(huán)境是相對比較惡劣的，經(jīng)常會跌落、碾壓發(fā)生，這些連接器探頭的位置不能發(fā)生偏移，如果發(fā)生偏移的話溫度檢測會有比較大的問題，這是比較難解決的問題，現(xiàn)在各個國家也都在想辦法解決這些事情。

整個大功率有一個簡單的拓撲圖，和原來的拓撲相比最大的區(qū)別，在所有的發(fā)熱端點，我們充電機而言，我們的車輛插頭和車輛插座都可以安裝車輛傳感器，根據(jù)原來的要求包括我們國標的要求，現(xiàn)在對大功率的要求需要4個傳感器裝上去。另外，電纜里面還會有相應的東西。

同時針對大功率連接的設計也提出了實驗檢測的方法，包括制造一些測量的量具，模擬車端發(fā)熱的過程檢測插頭，或者通過短路的電路模擬充電的過程產(chǎn)生大電流來檢測整個車輛插頭溫升的情況，這個東西在IEC的標準里面都做了詳盡的規(guī)定。

我國在大功率充電方面的進展和規(guī)劃

中國大功率充電是從2016年開始的。目前由中電聯(lián)和中汽研兩家單位牽頭，成立了大功率充電標準工作組，充電組成員包括充電設施廠家、連接器廠家、電纜廠家、車企和電池企業(yè)，將近20家企業(yè)參與了這方面工作，對大功率充電技術進行了探討和研究，也做了相關實驗和設計。

從2016年3月起，在北京、深圳、南京等地開了若干次關于大功率充電的會議，對技術細節(jié)進行了討論。今年5月正式成立了工作組。6月，將大功率充電這一議題作為我國與德國的合作項目，已經(jīng)得到了雙方政府的認可。

目前，已經(jīng)基本確定了中國大功率充電的目標，這個目標分近期和遠期。經(jīng)過一系列調研，第一步電壓平臺可能定在700V左右。對于電動汽車而言，電壓平臺現(xiàn)在最大的問題是，提升電壓平臺的器件，尤其是汽車級應用器件還不能輕易獲得。因此，500-700V可能是大功率充電較好的起步點。而對于充電設施而言，再次提升電壓，至少對充電設施來講，較為容易實現(xiàn)。電流方面，可能會將400-500安培作為起步點。

關于兼容的問題，目前工作組有兩個方案，一是延用2015版充電連接器，在目前國標情況下增加改造，來實現(xiàn)大功率充電。另一種方案是基于大功率充電進行重新設計。兩種方案都有優(yōu)缺點，第一個方案的優(yōu)點是與現(xiàn)有標準端面兼容，理論上講不需要做任何物理轉換，缺點則是，2015版標準在設計時，根本沒有考慮大功率充電的問題，甚至正常充電時，還存在很多當時沒有考慮到的情況。而重新設計新的使用大功率的連接器，可以做很多優(yōu)化，提高性能和安全性。這一方案的缺點是，與原來的端面不兼容，需要設計轉接頭。

關于充電電纜，也需要重新定義，包括冷卻系統(tǒng)如何選擇、工作情況下對導體溫度的檢測、電纜的抗碾壓測試、柔軟度、兼容性等。目前，關于電纜的標準剛出了一版，這都是需要討論的問題。

在充電機側也需要改進，包括控制導引電路。我國目前的控制導引電路在原來的基礎上使用問題不大。但如果使用大功率充電，就會出現(xiàn)一些問題，最大的問題是沒有硬節(jié)電信號，這也是我國原有方案和歐美日等國的一大區(qū)別。歐美的方案中，CCS電路里帶了一個S開關，可以通過硬件的信號，從車側向樁通知異常狀態(tài)，日本的方案中有三個硬節(jié)電信號，保證車到樁、樁到車之間的信號傳遞。

因此，我們提出一個改進電路，利用現(xiàn)在的輔助電源，增加兩個控制點，這樣電路本身在控制邏輯上和原來完全兼容，但提供了車到樁、樁到車的信號，同時可以解決以前老電路對PE斷針情況無法判斷的問題。采用這個信號后，輔助電源是不能用了，但是根據(jù)調研的情況，包括大車在內，2015版標準實際上對輔助電源已經(jīng)做了一定限制，當時限制是10安培，所以準備把這個作為一些輔助的功率電源，基本上已經(jīng)不用了，所以說這個影響非常小。

另外，充電機也需解決一些問題。目前充電機標準沒有完善，如果電壓平臺提高到1000V，覆蓋范圍可能就是200-1000V，如果還是采用原來的恒流方式，那么低壓時功率會大幅減小體驗會很差。這種情況，我們會對某一些電壓端做恒功率的處理，保證在低電壓時也能夠達到一定的輸出功率。在充電機里要記錄的一些東西，有一些Y電容要求的問題，因為隨著充電機的功率增大，Y電流也會增大。

最后是關于通訊協(xié)議。原來通訊協(xié)議對大功率沒有任何支持，包括緊急情況的處理、溫度的處理，以及即插即用的方式，以前是沒有存在這種可以把車輛的ID傳入充電機的方式。所以，希望借助大功率充電的機會，將充電協(xié)議進行部分修訂，包括測試大功率充電的標準、即插即用的方式和充電通信安全的問題。

目前為止，工作組內部比較傾向性的意見還是設計新方案繼續(xù)往前走。我們現(xiàn)在開始做驗證系統(tǒng)，包括連接器的設計，可能在今年年底，會拿出連接器的設計初稿。從明年開始，可能會選擇恰當時間，請一些公司加入并提供車輛，以供我們做實驗，希望明年6月時能夠完成初步的實驗，初步定的功率可能200—300千瓦左右，在500—700V情況下實現(xiàn)400安培的充電。

關于標準，我們希望是在具備一定數(shù)據(jù)積累的情況下，再進行標準的詳盡制定。因此，我們打算今年年底把計算報上去，明年開始在實驗室驗證，最后再進行標準的制定工作，最終，我們將在2019年前后將大功率充電標準制定完成。

（根據(jù)發(fā)言整理）

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