【直播纪要】迎接汽车超级快充时代 | 见智研究

作者: 韩枫
充电OR换电?

嘉宾:能源行业电动汽车充电设施标准化委员会副秘书长、国网电科院实验验证中心副主任 倪峰先生。

摘要:

一、 充电桩和换电站的应用情况

充电技术我个人觉得更适用于乘用车,包括私家车、公务车这些应用场景比较随机,对汽车多样性需求比较多的场合;换电更适用于专用的应用场景上,比如一些运营车辆;这是由它们的技术特征来决定的:充电涉及到技术上的问题相对比换电要少些,充电主要是解决能量补充的问题;而换电除了要给电池充电以外还需要有些其他设备,比如对电池更换的设备、换电站里维护的设备。另外换电需要备用电池,因为换电的原理是通过使用备用电池来减少能量补充的时间。

换电目前有个非常大的问题是标准化难以解决,标准化的问题是现在影响换电技术发展很重要的一个原因。充电主要是接口的问题,所以充电技术发展受到标准化的制约比起换电技术少很多,制约充电技术发展的很大原因是电池。

一些厂家现在推换电的模式,个别厂家或许可以创造出一种模式来,前提是厂家首先要能承受换电带来的成本上升,当然成本上升的问题厂家可以通过资本运作的方式来解决,但是换电的标准化问题是非常难解决的,没有办法建一个换电站就把所有的场景都覆盖到。

二、慢充需求还是高于快充

从长远来讲的话,从数量上讲的话,慢充的速度是会远远高于快充,或者就是所谓的换电,都会要大大的多于它,就是因为我刚才讲车辆的场景,尤其是现在我们普通的家用这种场景,它每天行驶的时间远远低于停泊的时间,实际上只要在车位上能解决充电的问题,它就对日常使用完全够了。只有说在你发生长途旅行的时候,才会需要一些这种快速的充电,所以从长远来讲,这种中小功率的充电的数量会大大的多于所谓的快充和换电。

三、充电标准区分

一般来说我们就分成为首先是直流充电和交流充电这两大类。交流充电地面设施很简单功率都比较小,一般的像单相的话一般在7000瓦以下,这是我们中国的标准,欧美的标准可能略大一点,三相的交流可能能够稍微大一些,那么最高在按我们中国的最高能到40个千瓦。

直流部分来看,在国际上它也分成了level1,level2的等级。区分大功率和普通功率,一般是以电流的大小来区分。中国以250安培为界,而欧美的标准基本是以200安培为界。但这只能作为一个参考,因为充电机的功率并不能决定最后充电的速度,速度还是由车辆决定的。如果车辆的电池不容许这么快的速度,那么充电机再大也充不快。

慢充一般是指20个千瓦以下。再往上看,在高速公路上使用的一般是60个千瓦-120个千瓦,称为中速度的充电。当充电电流超过250安培的时候,我们定义为大功率充电。在未来可能会存在超高级充电的方式,叫做MCS,Megawatt Charging System。目前在国际上也有非常多的企业在研究MCS,它的空间功率会达到兆瓦以上的级别,也是在为未来的超快充或者重型车辆做准备。

至于分级的划分,国内和国外还是有很大区别的。分级实际上是源自于美国J1772标准做的定义,标示的是120伏的交流电,但120伏交流在中国是没有的,它是美国的供电系统,还有日本,以及中国的台湾地区才使用的电压等级。

四、充电接口的统一化具有重要意义

目前国际上确实存在几个主流的标准,包括三个系统4种接口。

一个是欧美的标准。欧美实际上采用的是同一种系统,它们在控制逻辑以及通信协议上是一样的,但是充电接口不一样,一个是CCS,一个是ccs2。CCS是交流和直流做在一起的组合。但在充电的时候,只会有一种,要么交流那么直流。欧洲和美洲的充电系统在交流部分有一定的区别,但直流部分的使用协议和控制逻辑是一样的。另外值得一提的是日本CHAdeMO的标准,其实日本的标准是全世界第一个直流充电系统,是在2009年年后推出的。

还有就是中国的GBT标准,GBT标准是2011年出的第一版,刚才所提到的欧美ccs实际上更靠后,差不多在2012,13年的时候才落地。尽管这些标准有所区别,接口也不一样,但它们的目的是一样的,在需求上也没有根本性的差别,都是为了给电池补充能量,即插即充,这些在全球都没有什么差别。

经过这几年的发展,国内预计推出ChaoJi接口来进行标准化,同时为了实现兼容,还在导引电路上我们做了一些特别的设计,可以通过这些电路上的一些匹配,去识别充电桩到底是个新的还是老的,然后做出相应的兼容性的调整,用这种方式来达到过渡期的兼容问题。

五、续航能力提升,提升电流或者电压

从全世界范围来讲,一般来说提升功率第一步都是提升电流,然后再去提升电压。

提升电流带来的发热问题,无非两大类解决方案,一个增加导体的截面积,让电阻变小。这个是最常规的使用方法,就是现在越来越粗,现在出的充电线用户都拿不动了,电线变得特别硬,充电很不方便。另一种就是采用冷液,但是漏液问题会直接导致爆炸,这个也是非常值得重点解决的。

提升电压了以后电流可以小一些减少发热,但是提升电压会带来安全问题。由于零部件外包,整个系统配合的并不好。随着电压升高,它的安全问题会越来越突出。同时提升电压会对零部件的要求增加很多,所以这个事情需要一些折中的办法,不是所有车都需要高电压平台。

对于高温冷却来说,选择主要有两种,一般来说这个是两个方向,一个就是说冷却液的效率高一些,但它可能不绝缘,还有一个是用一些绝缘的这种材料,但是它的热效率会低一点,但是它安全性可能稍微会高一些。两个方向可能都会有一些厂家在使用,现在国外用这种普通这种液冷的方式来做的,国内可能后一种更多一点。现在可能因为从全世界范围来看,虽然大家都在搞这个,但还并没有大批量的使用,所以未来到底是哪一种技术是最终的,现在应该还不是非常确定。

正文

今天乘联会公布了21年全年新能源汽车渗透率达到了14.8%,同时在2025年国家十四五规划中,新能源汽车的渗透率预计是到24%,目前看14.8%的渗透率还是比较快的,我们判断影响渗透率的很重要一个因素是续航。

见智研究:

目前来说整车厂商、造车新势力的方案有充电及换电,以蔚来为例,它更多推荐的是换电,也就是说建设一些换电站。其实我们也看到在21年有8个地方政府相应的推出了些换电设施,那么对于充电、换电来说,这两个方案整车厂更倾向于选择哪个?对此您的观点是怎样的?

倪峰:

充电跟换电是电动汽车能源补给的两个典型技术,刚开始的时候主要是以充电为主,后来逐渐出现了换电技术,其实充电、换电这两个技术本身并不是互相排斥的,我个人觉得它们应用范围是不一样的,因为它们的技术有各自的特征。

充电技术我个人觉得更适用于乘用车,包括私家车、公务车这些应用场景比较随机,对汽车多样性需求比较多的场合;换电更适用于专用的应用场景上,比如一些运营车辆;这是由它们的技术特征来决定的:充电涉及到技术上的问题相对比换电要少些,充电主要是解决能量补充的问题;而换电除了要给电池充电以外还需要有些其他设备,比如对电池更换的设备、换电站里维护的设备。另外换电需要备用电池,因为换电的原理是通过使用备用电池来减少能量补充的时间。换电目前有个非常大的问题是标准化难以解决,标准化的问题是现在影响换电技术发展很重要的一个原因。

充电主要是接口的问题,所以充电技术发展受到标准化的制约比起换电技术少很多,制约充电技术发展的很大原因是电池。现在的电池技术虽然已经发展了一两百年了,但电池技术的原理一直没有发生变化,近些年来虽然有一些改进但并没有本质突破, 比如电池能量密度一直比较低,和汽油比就1/10或者略高一点,也就意味着一台车的电池体积非常大。而汽车是个性化的产品,尤其是乘用车级别非常多,车辆大小都不同,这样也就决定了电池本身非常难做到标准化。

而且电池由于体积大要做到标准化不仅要解决充电接口的问题,还要解决它本身机械上的连接方式,然后和换电设备的配合,因为电池质量比较大,不太可能通过人力去解决换电问题,必须要有机械的辅助,这些都会增加换电站的成本。

但是换电有它的好处。因为换电有备用电池,所以它能量补充电池更换的时间取决于机器运行的速度,现在有很多设备也做的比较快了,可能3、5分钟可以对一辆车完成换电。说实话,现在如果完全靠大倍率的充电还达不到这么快的速度,充电主要的问题还是受到电池制约。

但是换电要达到这个速度的话必须要有足够数量的备用电池,因为比如第一台车过来到换电工位换电池它可能需要3分钟的时间,如果换电站只有一个换电工位,第二台车过来的时候必须要等完3分钟才能换,而且此时必须还有一个电池在这,所以必须要有足够多的备用电池而且要有足够多的换电工位才能真正保证所谓的3分钟换电;但这样的话无论从哪方面来讲都会带来成本的增加。所以换电我个人觉得更适用于运营车辆,或者路线固定的车辆,比如说像矿山的重型卡车等。

你刚才提到有一些厂家现在推换电的模式,个别厂家或许可以创造出一种模式来,前提是厂家首先要能承受换电带来的成本上升,当然成本上升的问题厂家可以通过资本运作的方式来解决,但是换电的标准化问题是非常难解决的,没有办法建一个换电站就把所有的场景都覆盖到。

即使说现在有一些厂家做一些所谓的,就是说它可以通过某种方式,一个换电站可以支持多种电池,但是由于现在车子种类太多了,可能很难把电池能够归纳成像我们现在用的比如说收音机用的5号电池7号电池这么标准,现在还有非常大的距离,所以这方面来讲我觉得是存在一些问题的。

所以对乘用车来讲可能更适合使用的是充电的技术,而对专用车来讲,这种车辆运营车辆来讲,可能是换电可以在某些方面做一些补充,我觉得是未来的一个方向。当然我刚才一再说不排除某些厂家,他能够解决掉所谓的成本的问题。

因为对他来讲的话,如果他不知道足够多的数量就把车卖出去了以后,能够在其他的方面能得到回报的话,比如说资本市场能够给他足够的回报的话,他可能是成功的,但对整个一个产业来讲,我们很难想象,比如说所有的乘用车辆全部是使用换电的方式来做,所以我想未来的话可能更多对乘用车来讲还是以充电为主,在部分的专用的一些场合可能会用换电,这是我对大概的一个看法。

见智研究:

感谢您的分享。刚刚您提到了可能乘用车领域来说,它未来大概率说或者是说更多的整车厂商,他们会选择采用充电的方式,那么其实像是以前也是充电的速度以及它的时效性一直是我们比较关心的一个点。那对于说充电的时间的缩短,比如说是像是三分钟能够充80%一种快充的模式。那么这种作为未来的发展趋势它当中,我们关心的核心技术是哪方面的提升?

倪峰:

其实所谓的快充它最主要的问题是出在一个是电池上,电池本身要支持这么快速,这是最关键的一个问题。其次是我怎么样是在接口上解决,我怎么样把这么大的功率输入到电池上去。至于对充电设施来讲,其实充电设施它把功率做得非常大,它并不难的,它可能唯一限制它的可能就是电网。那么在电网来讲的话,理论上说因为我们这么去考虑这个问题,首先如果说我们假定电池的问题都没问题,我们以后能充到非常快的情况下,我去建所谓的快速充电站的时候,它是不需要非常多的快充站的。

因为我们认为未来在乘用车来讲,它其实对这种快充的需求,它是只是限制在某一些特定的一些场景上面,比方说运营车辆,他可能需要快速的补充能量,他好去做生意。还有一个比如说长途旅行的时候,他可能需要。大家使用最多的乘用车就家用车的来讲,它其实绝大多数情况它根本不需要这么快的速度,因为你比如说像在南京这种规模,我现在开的车也是个新能源车,那么我每天上下班我可能只有50公里,一天50公里,在南京来讲已经算比较远的了,可能在绝大多数城市可能也基本上就是个水平。50公里意味是什么意思?从我们能量损耗来讲,我就放大一点讲差不多最多也就是10度电,10度电根本就不需要快充,每天补充的时候,我只要在我停车的时候,有一个3000瓦左右的这么一个小的充电,我只有只要三个小时我就把它补充完了。

因为乘用车的使用场景,其实你每天真正行驶的时间只有可能两三个小时,其他大多数全停在那里,所以对他们这种并不需要快速。那么如果要使用快充的时候的这个场景,我刚才讲的就是说比如说偶尔的长途什么的。那么要想解决这个问题,电池的问题其实现在是限制了快充的一个最大的技术上的瓶颈。

据我现在的了解,现在能够真正商用的电池可能也是在3c到4c之间,现在虽然有些厂家宣称出现了更快的电池,但是其实并没有批量的投入市场。所以说从你这个问题上来讲的话,我觉得第一个首先解决的是要把电池的问题来解决掉,然后我们再去解决接口的问题和电网配合的问题,就这些问题一条线都解决了,快充就可以大面积真正的应用起来。

见智研究:

然后刚刚其实我们也是有一个小小的疑问,刚刚您提到了的充电的场景,在很多场景下我们不需要很高的速度,比如说像是一些社区充电,家用充电,还有现在就提出了很多在办公室区域的写字楼、区域的,这种充电需求,这个市场空间是否是今年的一个看点?

倪峰:

我觉得不光是说在今年的看点,其实从长远来讲的话,从数量上讲的话,慢充的速度是会远远高于快充,或者就是所谓的换电,都会要大大的多于它,就是因为我刚才讲车辆的场景,尤其是现在我们普通的家用这种场景,它每天行驶的时间远远低于停泊的时间,实际上只要在车位上能解决充电的问题,它就对日常使用完全够了。只有说在你发生长途旅行的时候,才会需要一些这种快速的充电,所以从长远来讲,这种中小功率的充电的数量会大大的多于所谓的快充和换电。

见智研究:

像是您刚刚提到的,其实充电的速率或者说充电的功率在充电来说,我们可以将它分为几个类型,比如说像是家用的,可能一些是小功率的充电级别,商用的或者是,像我们在高速上看到这种会是一些大功率级别。汽车充电来说,它具体有分几种情况,包括它的充电的速度上限又是怎样分类的?

倪峰:

汽车充电补充的方式,我们从它一般来说我们就分成为首先是直流充电和交流充电这两大类。交流充电它实际上道理非常简单,地面设施很简单,它就是一个交流的电源,那么然后交直流的转换是在车上完成的,他们车上有一个车载充电机,那么一般交流充电它的功率都比较小,一般的像单项的话一般在7000瓦以下,这是我们中国的标准,欧美的标准可能略大一点,三项的交流可能能够稍微大一些,那么最高在按我们中国的最高能到40个千瓦,那么其实以及随着的功率的增大,交流充电功率的增大以后,就意味着你车载的车载充电机也相应的也会变得更大。这会增加车企的成本。所以直流充电相对会更加友善,目前我们也希望推广小功率直流充电来替代交流的方式,这样在汽车上可以节省一个车载充电机。尽管存在着一些厂家通过改进车载充电器降低成本,但是我们认为,即使在成本上有所下降,由于设计的复杂性,维护成本其实还是在增加。因此我们认为在未来小功率直流可能有非常大的前途。直流冲电的覆盖范围会更宽,它可以通过很小的功率,像交流一样,只有几千瓦,比如一些便携式的充电机,它的功率非常小。它也可以做得非常大,比如几百个千瓦,去实现大功率的充电。

分等级来看,慢充一般是指20个千瓦以下。再往上看,在高速公路上使用的一般是60个千瓦-120个千瓦,称为中速度的充电。当充电电流超过250安培的时候,我们定义为大功率充电。在未来可能会存在超高级充电的方式,叫做MCS,Megawatt Charging System。目前在国际上也有非常多的企业在研究MCS,它的空间功率会达到兆瓦以上的级别,也是在为未来的超快充或者重型车辆做准备。

至于分级的划分,国内和国外还是有很大区别的。分级实际上是源自于美国J1772标准做的定义,标示的是120伏的交流电,但120伏交流在中国是没有的,它是美国的供电系统,还有日本,以及中国的台湾地区才使用的电压等级。

另外美国的供电系统是没有三相电的,它使用的是240的单相,所以它的交流充电level1,level2最多也是到20个千瓦左右的等级。根据欧美的标准,它的充电电流可以到80个安培,而中国国内的单相是220伏,我们要求单相的电流不能超过32安培,也就是差不多7000瓦。对于三相来说,到63安培差不多是380伏,60安培能到40个千瓦。欧洲的标准要略微大一些。这是交流的部分。

直流部分来看,在国际上它也分成了level1,level2的等级。区分大功率和普通功率,一般是以电流的大小来区分。中国以250安培为界,而欧美的标准基本是以200安培为界。但这只能作为一个参考,因为充电机的功率并不能决定最后充电的速度,速度还是由车辆决定的。如果车辆的电池不容许这么快的速度,那么充电机再大也充不快。

见智研究:

刚刚您也提到了,从全球来看,欧洲、美洲,以及国内的标准其实是不一样的。目前国际上主流的CCS组合式充电系统,对于充电接口的全球不统一您怎么看待?目前我们也了解到,国内超级快充的标准也在进一步的落地中,如果能够统一标准,未来对于整车厂又会有怎样的影响呢?

倪峰:

目前国际上确实存在几个主流的标准,包括三个系统4种接口。

一个是欧美的标准。欧美实际上采用的是同一种系统,它们在控制逻辑以及通信协议上是一样的,但是充电接口不一样,一个是CCS,一个是ccs2。CCS是交流和直流做在一起的组合。但在充电的时候,只会有一种,要么交流那么直流。欧洲和美洲的充电系统在交流部分有一定的区别,但直流部分的使用协议和控制逻辑是一样的。另外值得一提的是日本CHAdeMO的标准,其实日本的标准是全世界第一个直流充电系统,是在2009年年后推出的。

还有就是中国的GBT标准,GBT标准是2011年出的第一版,刚才所提到的欧美ccs实际上更靠后,差不多在2012,13年的时候才落地。尽管这些标准有所区别,接口也不一样,但它们的目的是一样的,在需求上也没有根本性的差别,都是为了给电池补充能量,即插即充,这些在全球都没有什么差别。

这个情况有点类似于手机充电。在一开始,每一种手机都有一个自己的接口,它们的功能都一样,大家的需求也一样。由于历史原因造成了许多不同的口,导致用户很麻烦。汽车也与之类似,因为它是个移动的东西。在中国这样大的市场上还不太明显。但是从长远来看,当汽车驶出国界,尤其在欧洲或者东南亚小国家比较多的地区,如果各个国家都采用不同的标准,会对用户产生很大的麻烦。

对OEM来说,尤其是对于具有国际视野的大厂家。第二个对OEM来讲,也就是对汽车制造厂家来讲,尤其是一些具有国际视野的大厂家,他们其实也很痛苦。因为他把车要卖到欧洲去要用ccs2,卖到美国去要用CCS1,卖到日本去要用CHAdeMO,卖到中国用GBT。同一款车需要做4种不一样的接口。那么如果以后要出口的话,我们国内的厂家也会遇到类似的问题。

大家可以看到手机的充电接口的类型现在越来越少,现在慢慢变成了Type C和苹果这两种了,基本上已经都统一了。USB也是基本上都归到一种上去了。所以我们预计电动汽车,从长远来讲也会慢慢去向少数几种标准收敛。这个趋势其实国内外的业内人士都很早有一些预见,准备在这方面做一些努力,但是这中间肯定是有相当多的博弈过程。

现在可以看到欧美在这方面规划的很早,做了一些具体的措施,比方说欧盟在差不多七八年前就出了一个法案,要求在所有欧洲使用的充电机,至少要具有一个ccs接口。因为欧盟不能完全决定别人的标准,但是他可以用这种方式来引导大家走向ccs。从实际上来看,效果也是相当不错的,现在欧洲的已经向ccs去靠拢了。

但是与此同时我们也发现了一些问题。刚才所分享的这几大标准体系都是从2009年到2012年这段时间慢慢出来的,到现在为止已经过了10年。在当时产业背景下,各个国家在接口上的设计多多少少都有一些或大或小问题。其实从业界来讲,大家对自己的接口都不是十分的满意。我们开始考虑是不是能够基于现有系统能做一个更好的,在未来就像Type C一样的,能够把全世界的系统接口统一在一起。所以在2016年的时候,我们国内的一些企业在一起在商量这个事情,提出了这种一个新的接口。

经过这几年的发展接口,后来也命名成一个叫Chaoji。这个接口从我们一开始提出来,随着参与的厂家越来越多,现在基本上也形成了一个比较大的合作开发的团队,是个国际合作的项目,参与的除了我们国内的有运营商、车企、充电设施企业,也有国外的一些企业。这个团队的愿景就是希望在未来能够像Type C一样去统一所有的充电接口,这个过程中我们会去解决其中的一些关键的问题。

比方说你希望别人用你的接口标准,首先你要解决现存的这些设备的问题。如果说我换了个新接口,现在设备全废掉,拿掉重搞,这是不可能的。所以首先要解决兼容问题。怎么样去和现成的设备兼容,Chaoji在这方面做了很多的工作,它是可以和CCS1、CCS2、CHAdeMO和GBT都兼容的这么一个接口。同时它要覆盖到现在的需求和未来的需求,也就是所谓向前兼容和向后兼容的问题都要解决掉。那么除了我们现在说的大功率,还要考虑未来的超大功率怎么去实现。也要去考虑一些在协议上的弹性设计等。那么这个接口也就在近期我们国标委下发计划,已经把这个列为新的国家标准,我们现在正在编制的过程中,很快会推出Chaoji的标准。

希望不但给我们国内提供一个更好的支撑,从长远来讲也希望能够让全世界范围内能够统一成一个接口,对整个的产业做一个很好的支撑。而且这个应该也是具有我们自己的自主知识产权在里头,也不会在其他方面受到一些限制。

见智研究:

谢谢倪总的分享,我们也非常期待Chaoji的落地。那么等到Chaoji真的落地以后,对于整车厂来说,无论从生产端还是说充电的统一标准,都是提供了很多的便利性,就像我们现在的手机一样,其实是一种通用的模式给大家提供了便利。但是从另一个角度来说,可能会有很多整车厂还没有进入到这种改革的节奏当中,那么对此,Chaoji会不会提供像是一些转换器,或者它怎样具体实现对多种接口的兼容呢?

倪峰:

你这个问题很好,我刚才兼容这块最直接的问题,就是因为超级新的接口和不管和CCS也好CHAdeMO也好,都不一样,是不能直接互插的。那么我们设计了几种方式,首先在物理上要做匹配,实际上就是要通过一个转换器来做。但这个转换器并不是一个永久使用的设备,它是个过渡期使用设备。在市面上还存在大量的老设备的时候,可能是需要有转换器去匹配旧的设备。比如说一台Chaoji的车去一个老的2015版接口的充电桩充电的时候,可能需要用转换器来进行充电。但是随着新接口的数量增多,它的使用的频率会越来越低。而且我们从车辆的应用场景上来看,一个是家用,一个是商用。那么对家用的设备来讲,充电的场景非常固定,一般用户买了一台车以后,基本上每天充电的都是相对固定的几个地方,实际上这是非常可预测的使用场景。另一方面,在运营商的角度上讲,可以根据新接口的车辆数量,灵活配置新的充电桩,同时用户可以通过匹配器去使用老的充电桩,解决充电补充能量的问题。

那么另外为了实现兼容,我们还在导引电路上我们做了一些特别的设计,可以通过这些电路上的一些匹配,去识别充电桩到底是个新的还是老的,然后做出相应的兼容性的调整,用这种方式来达到过渡期的兼容问题。

从未来来讲,随着新接口越来越多,这种适配性的方式,慢慢也就会减少,最终会过渡到一种方案去。这跟我们现在使用手机的时候,手机充电的时候会配一个转换头,把它Type C变成Lightning,这个是一个道理。你不是天天要用它,但是偶尔可能会用一下,这是用适配器的方式来解决使用老系统的一个问题。

一两年前,国内有很多的整车厂并不看好大功率,甚至强烈反对,但由于市场变化快,尤其是特斯拉推出以后,对整车企业触动非常大,大家非常快的扭转过来,认为大功率充电是现在不得不上的项目。

虽然高功率不可或缺,但我认为从长远来讲,慢充可能应用更广,大功率只用在特定场景,比如紧急情况,跑长途或运营车辆。但对家用来讲,如果在家或办公地点有固定车位,有一个充电桩可以每天使用,它对大功率的需求就非常低。

见智研究:

高压平台的发展趋势将会怎样?

倪峰:

高压和大功率是相辅相成,大家学过中学物理就知道提升功率就两个办法,一个是提升电流,一个是提升电压,提升电流到一定程度,电流越大充电回路肯定会由于连接器、线路上的电阻发热。发热量和电流的平方成正比,到一定程度,它的热管理成本会升得很高,或者要增很多线束会变得很粗,为了解决发热的问题,你必须要增加这些东西,或者增加额外的冷却设备来解决。

还有一个办法是提升电压,提升电压了以后电流可以小一些减少发热,但是提升电压会带来安全问题。而且这个问题我个人觉得现在有很多的企业,由于零部件外包,他的整个系统就配合的并不好。随着电压升高,它的安全问题会越来越突出。同时提升电压会对零部件的要求增加很多,所以这个事情需要一些折中的办法,不是所有车都需要高电压平台。

见智研究:

对于以上这些安全隐患,厂商会考虑什么样的方案来解决安全隐患?

倪峰:

提升电流带来的发热问题,无非两大类解决方案,一个增加导体的截面积,让电阻变小。这个是最常规的使用方法,就是现在越来越粗,现在出的充电线用户都拿不动了,电线变得特别硬,充电很不方便。

所以现在采用冷却方式来解决,它通过液冷把热量带走,这样把导线变得相对细一些。这种方法解决了重量问题,但同时也带来整个系统的复杂性,整个热管理怎么去控制它,怎么去测量发热点的温度,因为整个充电系统连在一起,它有很多的发热点,包括电缆,连接器的压接区,人接触的地方,都是比较容易发热的地方,这些地方往往空间又特别小,很难把热传感器装在那。

因为传感器是个低压的东西,你充电是高压的,中间要加绝缘,加了绝缘后会造成温度测不准,因为绝缘层会影响它的温度,所以会带来一系列设计的难度,包括冷却系统怎么控制,万一要是泄漏会不会造成短路?

这个情况其实已经发生,前两年在韩国,用的液冷系统,就是由于漏液造成了整个充电箱炸开。

因为这个情况其实已经发生了,前两年应该是在韩国,当时用的所谓液冷的系统,就是由于漏液造成了整个充电箱炸开,另外,刚才提到过提升电压以后,一方面因为电压提高,整个的安全等级都会提升,所有的系统防护都会增加很多成本,同时防护的方法可能会完全不一样,原来低压的时候可能不需要考虑太多的问题,在高压的时候都需要考虑了,所以这个也会增加很多设计的难度,这些问题都是需要在未来要去想办法解决掉。

现在就是从全世界范围来讲,一般来说提升功率第一步都是提升电流,然后再去提升电压。你可以看到现在所谓的800伏或者以上的频道,一般都是在高端车里头去采用,因为高端车对成本的敏感性相对要低一些,所以说可以去消化掉一些问题。提升电流相对来讲要简单一点,但是它也会带来一些问题,到了一定程度的时候,他的问题也很棘手。

所以说最后可能是个组合拳,两方面都要采取一些办法来达到最终的目的。当然所有这些的前提都要让电池本身要能够承受这么大的电流、和电压,才能够最终把大功率真正用起来,否则的话可能也只是停留在一些演示或者是宣传的阶段。

见智研究:

直播间有很多的观众也是发来了一些提问,想请教一下倪老师,那么其中一个观众就问到,就充电接口全球有很多种标准,那么在中国现在是统一的吗?具体有几种标准?

倪峰:

我们现在已使用的是GDP的标准,目前真正发布是GDP2015,这个标准是2015年年底发布的,现在我们使用的所有的车辆和充电设施都是我刚才说的正在准备的下一代智能充电系统,这个标准现在正在编制中,应该在今年上半年差不多就陆续能出来,一共有三个标准,一个是充电系统,一个是通信协议,还有一个是充电接口就连接器。

那么前两个标准我们已经征求第二轮的意见了,第一轮刚刚已经结束了。第三个标准近期也立项了,可能在春节前后就会推出第一轮征求意见的东西。所以从长远来讲的话,我们会根据产业的情况去切换这些标准。

见智研究:

刚刚我们在节目的开始也说到过,现在续航有充电以及换电两种方案,对于换电来说,它的市场空间其实是没有充电来说那么大的。如果说换电比较难说,是否有可便携的充电设备这种方案存在。

倪峰:

所谓的可便携的换充电设备,现在其实是已经有了,我们有一项能源行业的标准已经报批了,也就是对20千瓦机以下的这种充电机进行的定义。

那么这种充电器当然它是便携性解决了,但是它都是在中小功率的20个千瓦以下的的,实际上从现在电子的技术角度上讲,是不可能把很大的功率做到能够便携,有几方面原因,一方面它本身的零部件的体积和质量是不可能马上能够解决掉。另外对电源上的要求,一般来说电源是活动连接的,必须要接到能够容易使用的电源上去。这个地方还是存在一些问题,因为我们国家的民用电基本上是用的我们叫1099标准。

三眼插座的设计,其实并不是为了给新能源汽车充电,而是为了家用电器,功率都很小,要么用的时间比较短,要么是间歇式使用或长时间连接, 但是新能源充电不一样,充满就是20个小时,而且是不停的以3000瓦的速度在那充电,而且每天可能都要插拔,次数多了以后就会产生一些问题。

所以对这种便携式的设备使用,我们要有一些更严格的要求,对它的功率要进行控制,然后另外对它使用场景可能我们也不是很推荐使用这种民用的连接方式,可能会用一些工业的连接来解决这些问题,设备本身应该是没问题的,只是说它的功率不会做得非常大。

见智研究:

观众问到说刚刚我们提到的对于高温冷却现在有什么技术性的突破和进展吗?

倪峰:

一般来说就用冷煤,选择主要有两种,一个是绝缘的冷煤,比如说用硅油之类的东西来做,国内有不少厂家是这样。这种方式这个方式的好处是什么?

就是说它一旦发生了泄漏,因为它是绝缘的,可能也不太容易引起短路之类的问题,但是一般来说这种冷煤的比热容量会比较小,相对来讲就是冷却功率会要求比较大,它流的速度比较快,才能够把热量带走,压力会比较大。

另一种就是冷却液,它并不绝缘,而是通过另外一种方式。我们现在也正在做大功率充电的相关的要求,在讨论到底是怎么做选择,如果说使用这个绝缘的方式是怎么样要求,对于未来的设备,可能要从通过防护能力碾压测试。测试冷却液运行的时候,我的车轮有多少重量要压过去不会发生泄漏,或者说对这个系统上有什么功能的要求,保证即使有一定的泄漏的话,也不会立刻造成问题。

未来会在标准上去做一些要求,一般来说这个是两个方向,一个就是说冷却液的效率高一些,但它可能不绝缘,还有一个是用一些绝缘的这种材料,但是它的热效率会低一点,但是它安全性可能稍微会高一些。两个方向可能都会有一些厂家在使用,现在国外用这种普通这种液冷的方式来做的,国内可能后一种更多一点。现在可能因为从全世界范围来看,虽然大家都在搞这个,但还并没有大批量的使用,所以未来到底是哪一种技术是最终的,现在应该还不是非常确定。

见智研究:

因为我们的时间有限,抽选了最后一个幸运的观众,想向林老师请教一下,换电的安全性是怎样的,比如说像是手机的移动充电电源来说,充电宝是很多的电池堆叠在一起的,汽车蓄电池在储藏是否会存在储存安全性的问题。

对此来说,厂商的在建设换电站的时候要做些什么准备?

倪峰:

这个问题非常好啊,其实你们可能也知道我现在工作单位是属于国家电网公司,我们在11年的时候就开始要做换电,其实当时我们讨论了很大的一个点就是安全问题,电池大家现在可以看到很多,包括电动自行车它的电容量比汽车小的多,它如果发生爆炸都非常的厉害。

当这么多锂电池堆叠在一起的时候,确实会存在安全的隐患,这个时候对换电站的要求实际上是非常高的。

因为电池和其他的东西它不太一样,它自身含的能量一旦起火了,其实很难熄灭掉,隔绝氧气都没有用,还是会一直在烧能量直到没了为止,所以就需要对电池做非常严格监控,包括电池本身的质量也是有非常高的要求。

说实话我们现在有点担心现在有很多的厂家都开始做换电站,当然我不能肯定的说他们都有问题,但是我们也真的是非常担心,尤其是一些仓促上马的项目,他们对这个东西并没有做相当多的研究,或者说一些采取一些必要的措施,是会出现一些问题的。

另外从长远来讲的话,这也是换电站非常大的一个弊病,如果我们假设未来换电站一旦连成了网以后,电池也是高度标准化,那么在高端车上和低端车上同时使用相同标准的电池,对于车内冷却环境却明显不同,那么将换下来的电池充电后再次使用可能就会留下安全隐患,因为高端和低端车的制造成本不同,所以对于换电的设计标准也是不一样的。这就很难做到电池统一。

见智研究:

非常感谢倪总今天做客我们的直播间,本场的直播就到此结束了,感谢大家的观看。

风险提示及免责条款
市场有风险,投资需谨慎。本文不构成个人投资建议,也未考虑到个别用户特殊的投资目标、财务状况或需要。用户应考虑本文中的任何意见、观点或结论是否符合其特定状况。据此投资,责任自负。
参与评论
收藏
qrcode
写评论

icon-emoji表情
图片