張寶強(qiáng):電動(dòng)汽車大功率充電標(biāo)準(zhǔn)及評(píng)測(cè)技術(shù)研究

發(fā)布日期:2023-09-18

核心提示:各位朋友,各位來賓,大家下午好!我首先介紹一下我自己,我來自中國汽車技術(shù)研究中心的張寶強(qiáng),在座的朋友可能對(duì)我們公司不是很
  張寶強(qiáng)

    各位朋友,各位來賓,大家下午好!
 
    我首先介紹一下我自己,我來自中國汽車技術(shù)研究中心的張寶強(qiáng),在座的朋友可能對(duì)我們公司不是很了解,我簡單介紹一下。中國汽車技術(shù)研究中心有限公司是隸屬于國務(wù)院國資委下的中央企業(yè),它是服務(wù)于相當(dāng)于汽車全產(chǎn)業(yè)鏈的集團(tuán)企業(yè)。我所在的公司是中汽研新能源汽車檢驗(yàn)中心,它是中國汽車技術(shù)中心下屬的二級(jí)子單位,重點(diǎn)聚焦的是新能源汽車的相關(guān)檢驗(yàn)。今天的主題是充電,充電和車不分家。
 
    下面帶來四方面的內(nèi)容介紹:
 
    第一部分是HPC行業(yè)現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)。

    這些背景的素材,前面的專家朋友介紹了很多,我再簡單說一下。
 
    一個(gè)是“雙碳”目標(biāo)提出之后,對(duì)整個(gè)行業(yè)的壓力可以從左邊的圖看出來,盡管交通行業(yè)的碳排放占比不高,但是隨著交通的發(fā)展,尤其是公路交通的發(fā)展,它面臨的碳排放壓力減排非常大。另一方面是政策,最近的一個(gè)政策是545號(hào)文,在推行新能源汽車和新能源充電樁的下鄉(xiāng)活動(dòng)。在“雙碳”目標(biāo)和政策的推動(dòng)下,車和樁的發(fā)展趨勢(shì)都非???。
 
    這是關(guān)于車樁的發(fā)展數(shù)據(jù),目前來看,我國充電樁和車的車樁比已經(jīng)達(dá)到了2.5:1,基本上滿足新能源車充電的需求。在這個(gè)背景下,車和樁的保有量都在快速增長。
 
    它的技術(shù)趨勢(shì)是什么?對(duì)于車來說,一個(gè)是高壓化。前面車企的朋友講過,最開始關(guān)于大功率充電有兩條技術(shù)路線:一是以特斯拉為代表的低電壓、大電流的方式,還有一些是以保時(shí)捷、小鵬等企業(yè)提出的高壓。現(xiàn)在的大功率充電的趨勢(shì)就是既要高電壓又要大電流。
 
    這是一些搜集整理的車企相關(guān)資料。高壓直流大功率充電是新能源汽車行業(yè)重點(diǎn)發(fā)展方向。對(duì)于樁端,這是來自2022年充電樁數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果,從左邊的圖可以看到,目前占比達(dá)70%的是750V的充電樁平臺(tái),也可以看出1000V的占比達(dá)到了20%,它和750V整體加起來已經(jīng)占比接近90%。右邊的圖展示了最近幾年充電樁電壓平臺(tái)的發(fā)展趨勢(shì),可以看出來1000V的占比在快速增長。
 
    對(duì)于充電樁來說,高電壓的平臺(tái)也是它提升充電功率的必然選擇,前面說的是車樁的發(fā)展趨勢(shì),在大的快速的發(fā)展趨勢(shì)下,還是有一些問題,這個(gè)問題分兩方面,一方面是原來存在的問題,最主要的問題是充電兼容性。我相信在座有很多是新能源車主,大家有過類似的體驗(yàn),到某一個(gè)充電場(chǎng)站進(jìn)行充電的時(shí)候,并不能保證每一個(gè)樁能夠一次成功充電,這其中的原因就是充電樁的兼容性問題。另外一個(gè)是充電的安全性問題。還有一個(gè)是公共場(chǎng)站的充電服務(wù)水平有待進(jìn)一步提升。
 
    下面還有一個(gè)新的挑戰(zhàn),關(guān)注充電標(biāo)準(zhǔn)的朋友們可能了解,從幾年前開始一直就在開展大功率充電標(biāo)準(zhǔn)的研究工作,預(yù)計(jì)今年年底會(huì)有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái),這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)路線有兩條:一條是遵循原有2015版的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)路線衍生優(yōu)化出來的“國充2015+”的路線。另外一個(gè)是相當(dāng)于電力企業(yè)牽頭的“Chaoji”的技術(shù)路線。這兩個(gè)技術(shù)路線現(xiàn)在是并存的形式。這會(huì)對(duì)于無論車企還是樁企帶來一些困擾,關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)方面的問題,我在第二部分會(huì)詳細(xì)再給大家介紹一下。
 
    第二部分是HPC標(biāo)準(zhǔn)背景及發(fā)展。
 
    充電的背景最開始的充電標(biāo)準(zhǔn)是在汽車行業(yè)主導(dǎo)的,最早可以追溯到2001年,后續(xù)隨著電動(dòng)汽車充電越來越普及,它主要由汽車和電力兩個(gè)行業(yè)去分工配合,共同合作去做這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。比較有影響力或者代表性的標(biāo)準(zhǔn)是2015版的標(biāo)準(zhǔn),運(yùn)行到現(xiàn)在已經(jīng)有七八年的時(shí)間,為我國電動(dòng)汽車的快速發(fā)展奠定了非常堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
 
    從2017年以后,面對(duì)充電不斷新的需求,特別是在充電速度需求上,開始了大功率充電標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)研工作,在全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì),主張沿著既有的標(biāo)準(zhǔn)形式,對(duì)它進(jìn)行升級(jí)優(yōu)化,也就是所謂的2015+。以電力行業(yè)為代表,推出了全新的一套大功率充電標(biāo)準(zhǔn),也就是Chaoji。
 
    充電的過程是一個(gè)系統(tǒng)性的行為,遠(yuǎn)端到了配電網(wǎng),到了充電設(shè)施,通過充電連接裝置,再到整車,最后到動(dòng)力電池。涉及的標(biāo)準(zhǔn)主要是設(shè)施、連接裝置、整車、電池。
 
    我們常說的大功率充電標(biāo)準(zhǔn)主要指,一個(gè)是充電通信協(xié)議技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 27930,以及充電物理接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20234.1-.2-.3,以及充電導(dǎo)引電路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18487.1。
 
    下面介紹一下充電標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展。
 
    介紹一下“2015+”這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。“國充2015+”的標(biāo)準(zhǔn)集中編制于2021年6月,通過經(jīng)歷方案的提出、測(cè)試論證、草案編制、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、應(yīng)用的驗(yàn)證,目前基本已經(jīng)完善。國充2015+的原則,首要是保持全面的兼容性。為什么這么說?前面的大背景介紹到新能源汽車的快速發(fā)展導(dǎo)致我國新能源汽車保有量非常多,我們?cè)谏?jí)充電標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候,其實(shí)要重點(diǎn)考慮這些原有的保有的車。
 
    第二個(gè)原則是優(yōu)化改進(jìn)。剛才說到2015版的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)實(shí)施了有一定的時(shí)間,其中暴露了很多問題和不足。有了這么長時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的經(jīng)驗(yàn),我們能夠?qū)@個(gè)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施過程中的問題進(jìn)行歸納總結(jié),對(duì)它進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)。
 
    第三個(gè)是滿足未來的需求。比如超快充、預(yù)約充電、V2G等需求。
 
    下面介紹是2015+標(biāo)準(zhǔn)的一些測(cè)試驗(yàn)證過程。前面在實(shí)驗(yàn)室最開始了一些方案的研究驗(yàn)證,然后在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了一些車樁驗(yàn)證,我們會(huì)進(jìn)行車樁的匹配驗(yàn)證重點(diǎn)驗(yàn)證這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的兼容性如何,車樁匹配是指符合2015甚至2011版的老車,跟符合2015+的新樁進(jìn)行了充電匹配,還有新樁和老車的充電匹配??梢钥闯鰜?,國充2015+的標(biāo)準(zhǔn),車樁匹配率非常高,在完成實(shí)驗(yàn)室的驗(yàn)證之后,我們組織行業(yè)開展了道路盲測(cè),從廣東這邊一路北上,到達(dá)北京,經(jīng)歷了7個(gè)省市區(qū)域相關(guān)的充電場(chǎng)站的測(cè)試。
 
    經(jīng)過上述的試驗(yàn)、道路測(cè)試的充分的驗(yàn)證,我們?cè)跔款^簽訂的2015+的標(biāo)準(zhǔn)方案,是滿足了全部的任務(wù)目標(biāo),它可以滿足大功率充電、預(yù)約充電、車網(wǎng)互動(dòng)等這些需求,使充電變得更加兼容、更加便捷、更加可靠、更加安全。
 
    下面這個(gè)圖展示了具體的情況。
 
    這里面要特別解釋一下,它是如何做到比較好的兼容性,主要是從四個(gè)方面:
 
    (1)物理結(jié)構(gòu)。它在2015版的標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)于進(jìn)化而來,所以它的接口是天然與之前的標(biāo)準(zhǔn)是兼容的。
 
    (2)硬件電路和控制策略。這里面主要指導(dǎo)引電路,相當(dāng)于提出了一個(gè)新的導(dǎo)引電路,不僅能夠識(shí)別老的標(biāo)準(zhǔn),也能夠識(shí)別新的標(biāo)準(zhǔn)。
 
     (3)通信協(xié)議。在相互借鑒的基礎(chǔ)上,對(duì)通信協(xié)議進(jìn)行了優(yōu)化,它也具備版本識(shí)別、跳轉(zhuǎn)等功能,最終實(shí)現(xiàn)的效果,無論是老標(biāo)準(zhǔn)的車樁還是新標(biāo)準(zhǔn)的樁,都能完全兼容。
    前面介紹了大功率充電的現(xiàn)狀,介紹了標(biāo)準(zhǔn)的情況,也介紹了存在的問題。
 
    聚焦大功率充電,特別是充電樁這邊,我們認(rèn)為需要對(duì)它進(jìn)行一些測(cè)試評(píng)價(jià),把產(chǎn)品分五個(gè)階段:產(chǎn)品的研發(fā)階段、型式試驗(yàn)階段、匹配推廣階段、市場(chǎng)應(yīng)用階段、前沿研究階段。針對(duì)不同的階段,我們認(rèn)為有不同的測(cè)試技術(shù)去解決相應(yīng)的問題。
 
    首先是研發(fā)階段,重點(diǎn)關(guān)注的是產(chǎn)品的可靠性,這里面包括電氣、機(jī)械、環(huán)境、耐用的可靠性。
 
    第二個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)合規(guī)的檢驗(yàn),依托現(xiàn)有的包括國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),甚至還有企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),可以進(jìn)行相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)符合性檢驗(yàn)。我們會(huì)提供檢測(cè)認(rèn)證一體化的服務(wù),在做相應(yīng)的檢測(cè)的時(shí)候,還可以開具包括CQC的資源認(rèn)證標(biāo)識(shí)。
 
    第三個(gè)也是比較重要的,怎么提高充電的兼容性。我們把它分成了四個(gè)階段,去提高產(chǎn)品的兼容性品質(zhì)。
 
    1、最基本的是插頭插座部件級(jí)兼容。
 
    2、實(shí)際多場(chǎng)景車樁兼容性。包括實(shí)際場(chǎng)站、高溫、高濕、高寒的極限場(chǎng)站。
 
    3、實(shí)驗(yàn)室的復(fù)現(xiàn)。目前我們公司已經(jīng)囊括了大概130個(gè)不同品牌、不同型號(hào)的充電樁,可以進(jìn)行全方位的,不用去外面路測(cè)的車樁匹配驗(yàn)證。
 
    4、虛擬場(chǎng)景的兼容性驗(yàn)證。我們自主研發(fā)了一套虛擬的充電樁測(cè)試,通過這個(gè)虛擬的裝置,可以把各種故障的測(cè)試用例集中起來,然后進(jìn)行驗(yàn)證。
 
    第四個(gè)是場(chǎng)站的高質(zhì)量星級(jí)憑定,主要聚焦場(chǎng)站評(píng)測(cè)。
 
    第五個(gè)是偏前沿的,我們認(rèn)為“光儲(chǔ)充放一體化”也是未來的趨勢(shì),也提供相應(yīng)的檢測(cè)驗(yàn)證的服務(wù)。
 
    第四部分主要介紹一下目前在建設(shè)的平臺(tái),中國補(bǔ)能工況大數(shù)據(jù)平臺(tái)。
 
    為什么做這個(gè)平臺(tái)?現(xiàn)在充電樁的品牌廠家、運(yùn)營商非常多,盡管有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),但是每個(gè)廠家對(duì)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的理解不同,以及對(duì)相關(guān)策略理解的差異,導(dǎo)致充電的兼容性問題還很嚴(yán)重。
 
    這里是我們整理的全國充電樁型號(hào)的地圖??梢钥闯鰜砬闆r非常多,這么多情況會(huì)來相應(yīng)的充電體驗(yàn)上的問題,包括兼容性的問題等等。
 
    做這個(gè)平臺(tái)的目的是什么?最真實(shí)的反應(yīng)我國充電場(chǎng)站的情況,同時(shí)能夠提供三方面的功能,一個(gè)是對(duì)車企這邊,主要是幫助車企去驗(yàn)證充電場(chǎng)站的質(zhì)量服務(wù)情況;對(duì)于車主這邊,提供充電服務(wù)的品質(zhì);對(duì)于政府這邊,幫助政府支撐它,給它的提供真實(shí)的補(bǔ)能情況,幫助他進(jìn)行事前事中事后的監(jiān)管。
 
    這個(gè)平臺(tái)的數(shù)據(jù)怎么來的?一方面通過實(shí)車的測(cè)試,另一方面是專業(yè)設(shè)備的測(cè)試,采集的都是真實(shí)數(shù)據(jù),然后再上傳到這個(gè)平臺(tái)。它包括主要的地區(qū)城市、交通干線、覆蓋了主流的運(yùn)營商、制造商,還有一些三高的場(chǎng)景等等。最后,它能夠提供相應(yīng)的中國充電工況的測(cè)試服務(wù),包括行研的服務(wù)等等。
 
    后面是一些細(xì)節(jié)圖,包括某一個(gè)省市、城市、地區(qū),甚至某一個(gè)充電站的評(píng)測(cè)情況。
 
    這是我們?cè)跍y(cè)試的實(shí)際情況展示,目前已經(jīng)覆蓋了“六縱五橫”的高速路線。
 
    這是目前場(chǎng)站數(shù)據(jù)的情況,包括囊括了90家的充電運(yùn)營商,3000座充電站,2000家設(shè)施制造商,還有1000多款充電樁的型號(hào),后面還在持續(xù)完善更新。
 
    最后簡單總結(jié)一下,在政策和市場(chǎng)雙驅(qū)動(dòng)的情況下,無論是車還是樁都進(jìn)入了快速發(fā)展的階段?,F(xiàn)階段正值充電標(biāo)準(zhǔn)的更新迭代,可能會(huì)對(duì)行業(yè)的發(fā)展帶來一定的挑戰(zhàn)和新的問題。
 
    如何解決這些問題?我們認(rèn)為需要經(jīng)過一些專業(yè)的測(cè)試,幫助企業(yè)提高產(chǎn)品的能力。
 
    我們?cè)谕频闹袊a(bǔ)能工況大數(shù)據(jù)平臺(tái),力求的就是呈現(xiàn)國內(nèi)真實(shí)的充電場(chǎng)站的服務(wù)設(shè)備,助力行業(yè)的發(fā)展。

 
 
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