常听电动汽车,那你是否了解电动汽车的充电桩呢?

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目前电动汽车因为其与生俱来的低碳特性和优秀的驾驶体验也越来越收人们的关注,然而续航里程任然是制约其发展的最主要的因素。对于纯电动车,充电时长和长须的里程也是被关注的两大问题,其中电池的续航能力和充电桩的普及是电动汽车能否全面推广的关键,今天小R想与大家来聊聊关于“充电桩”。

充电桩

电动汽车作为一种发展前景广阔的绿色交通工具,今后的普及速度会异常迅猛,具有非常巨大的市场前景。再全球能源危机和环境危机严重的大背景下,政府积极推进新能源汽车的应用和发展,充电桩作为电动汽所必须的重要配套基础充电设施,具有非常重要的社会效益和经济效益。

下面我们就充电桩进行分类:

➤按照充电方式分类:

    交流充电桩和直流充电桩

➤按照安装方式分类:

    壁挂式充电桩、落地式充电桩和手提携式充电桩

➤按照充电接口分类:

    一桩一充和一桩多充

➤按照充电桩构造分类:

    一体式充电桩和分体式充电桩

➤按照安装地点分类:

    公共充电桩、专用充电桩和私人充电桩

 

接下来我们主要介绍第一种分类,交流和直流充电桩。

交流充电桩(AC charging)

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交流充电桩本质是提供可控制的交流电源,输出电压是交流电,需要车载充电机变压整流。其输出功率受限于车载充电机,主流功率以3.3kW和7kW为主,充电速度较慢,通常称之为“慢充”。

直流流充电桩(AC charging)

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直流充电桩是自带变压整流充电管理系统,输出电压就是电池可以直接用的高压直流电。直流充电模块可以多个并联,直流充电桩的输出功率比较大,主流功率以30kW和60 kW为主,充电速度较快,通常称之为“快充”

 

前面我们提到,目前电动汽车遇到的两大焦虑:里程和充电。公共充电桩少、动力电池续航里程低、充电时间长仍然是制约新能源汽车发展的关键因素。因此如何提高车辆续航里程,缩短充电时间成为行业共识。

而提高充电时长的路径,就是所谓的大功率充电桩,很对车企也都开始自主研发大功率充电桩,比如说保时捷的400KW+充电桩,ABB也成为全国首家350KW大功率充电设备量产的企业。而目前国内,大功率充电桩仍处于起步阶段,因为这里的"大功率"不仅仅只要把功率做大这么简单。

目前针对大功率充电桩还没有明确的定义,我们暂且将电动汽车搭载的电量设定为100kWh(按照每百公里20kWh耗电量计算),且充电倍率>2C(即半小时充满电)为前提条件,充电10-20分钟(与传统燃油车的加油时间保持一致),可以行驶>100km的充电功率定义为大功率充电。

大功率快充有哪些要求呢?

①对电动电池的要求:

 充电倍率:临时补电 10~20min 2C 200KW

           完全充满 10~20min 3~6C  300~600KW

 比能量:在体积的限制条件下,容量的需求要求较大(大于200KW/KG左右);

 电池热管理方面(BMS):控制电池温度,保证可靠性,这一点相信大家都有所了解,对于特斯拉最近的几起起火事件,很多可能是出在这个上面。

②对充电桩的要求:

 大功率的措施是提高电压(750V~800V甚至1000V)和电流,对功率器器件提出了更高的要求;

 连接器:电流增大,连接电缆相应会变粗,同时散热措施也同样需要跟进,目前国内单个允许电流在250A左右;

③对电动汽车的要求(DC400V→800V)意味着由于电压、电流的显著提升,整车各高压零部件的绝缘、耐压等级,铜排的载流、耐高温能力设计等均需要重新设计;
④对电网的要求:

 从电网负荷角度看,瞬时功率与总体负荷之间存在差距,电网增容与智能协调匹配技术还需提升。

 

以上我们简单地介绍了大功率充电桩,也可以说是大功率快充。国内目前也有所谓的大功率充电桩或者充电堆。很多都是传统的单体15KW或者30KW拼出来的,而单体做到多大目前我也没有了解到太多,只知道有单体功率60KW和100KW,而SiC在这方面的应用机会越来越大,罗姆的SiC也已抢占了一些市场,也有相应的SiC模块产品。

 

那么直流充电桩的系统架构是什么呢?

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上图是直流充电桩的大致框架,简单地可以概括为整流+PFC+DC/DC以及其他辅助电路。

 

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