真視通研發(fā)總工程師 肖龍龍：《大功率超充技術(shù)探討》

    5月23日，真視通軍融科技發(fā)展（蘇州）有限公司受邀參加2024第三屆中國(guó)國(guó)際充電樁及換電站展覽會(huì)、2024第十屆中國(guó)國(guó)際電動(dòng)汽車充換電產(chǎn)業(yè)大會(huì)，公司研發(fā)總工程師肖龍龍以《大功率超充技術(shù)探討》為主題進(jìn)行演講。

    肖龍龍表示，從今年展會(huì)看，大功率超充樁、超充充電機(jī)等一系列超充產(chǎn)品如雨后春筍般層出不窮，已進(jìn)入百花齊放、百家爭(zhēng)鳴的態(tài)勢(shì)，新能源充電樁行業(yè)真正進(jìn)入了超充時(shí)代。  

    一 大功率超充市場(chǎng)前景

    隨著電動(dòng)汽車市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)，補(bǔ)能焦慮制約電動(dòng)化進(jìn)程，對(duì)大功率超充設(shè)備的需求也將隨之增加。此外，技術(shù)進(jìn)步也帶來了大功率超充設(shè)備的性能和效率不斷提升吸引了更多的消費(fèi)者。

    01 從市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局來看：

    （1）市場(chǎng)參與者，主要包括傳統(tǒng)汽車制造商、新興電動(dòng)汽車企業(yè)以及充電設(shè)備供應(yīng)商等；

    （2）市場(chǎng)份額，即為了研究各市場(chǎng)參與者在大功率超充設(shè)備市場(chǎng)的份額，了解市場(chǎng)集中度和競(jìng)爭(zhēng)程度；

    （3）競(jìng)爭(zhēng)策略，分析各市場(chǎng)參與者的競(jìng)爭(zhēng)策略，包括技術(shù)創(chuàng)新、價(jià)格戰(zhàn)、服務(wù)提升等，以了解市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)。

    02 從政策支持來看：

    （1）政策文件，國(guó)家出臺(tái)了一系列政策文件，鼓勵(lì)和支持大功率超充設(shè)備的研發(fā)、制造，以及運(yùn)營(yíng)商投站和運(yùn)營(yíng)；

    （2）財(cái)政補(bǔ)貼，國(guó)家對(duì)大功率超充設(shè)備的研發(fā)給予財(cái)政補(bǔ)貼，降低企業(yè)的研發(fā)和制造成本；

    （3）稅收優(yōu)惠，國(guó)家對(duì)大功率超充設(shè)備的運(yùn)營(yíng)企業(yè)給予了稅收優(yōu)惠政策，降低企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本。

    03 從行業(yè)法規(guī)來看：

    （1）法規(guī)監(jiān)管，一系列法規(guī)對(duì)行業(yè)的生產(chǎn)、銷售和使用進(jìn)行監(jiān)管，確保產(chǎn)品的質(zhì)量和安全；

    （2）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范了大功率超充設(shè)備的生產(chǎn)、銷售和使用，提高了行業(yè)整體水平。

    二 市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)投資與回報(bào)

    01 在設(shè)備布局規(guī)劃方面，投建站點(diǎn)首先需要進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研、選址分析和設(shè)備配置，其中選址至關(guān)重要，目前純電動(dòng)車的充電需求分為兩類：目的地充電（家庭充電）和過程充電（A到B點(diǎn)充電），后者對(duì)電流功率的要求較高。在充電服務(wù)的定價(jià)策略方面，包括成本定價(jià)法、市場(chǎng)定價(jià)法和用戶定價(jià)法。

    02 在運(yùn)營(yíng)商方面，除價(jià)格因素外，設(shè)備的維護(hù)與升級(jí)也是關(guān)鍵。定期檢查和維護(hù)、市場(chǎng)導(dǎo)向升級(jí)和更新、設(shè)備監(jiān)控和預(yù)警、遠(yuǎn)程OTA服務(wù)等都是必要措施。

    03 在設(shè)備投資成本分析方面，主要涉及制造成本、人才和人工成本、研發(fā)費(fèi)用、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本、電費(fèi)及人員管理等費(fèi)用，這些成本都需要合理控制，否則回報(bào)周期會(huì)過長(zhǎng)。

    04 在運(yùn)營(yíng)收益預(yù)測(cè)方面，投資回報(bào)周期的預(yù)測(cè)基于設(shè)備售價(jià)、運(yùn)營(yíng)成本等綜合因素，涵蓋設(shè)備投資、運(yùn)營(yíng)成本和收益預(yù)測(cè)。投資回報(bào)評(píng)估集中在三個(gè)方面：投資成本、運(yùn)營(yíng)成本和收益預(yù)測(cè)。

    三 大功率超充技術(shù)分享

    從技術(shù)層面分析來看，充電堆主要由充電模塊、監(jiān)控模塊、能量調(diào)度模塊和通信模塊組成，各模塊相互配合，共同完成智能充電任務(wù)。充電堆通過監(jiān)控模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池的電壓、電流和溫度，并根據(jù)參數(shù)調(diào)整充電模塊的輸出，確保電池安全充電。通信模塊連接云端服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，提升充電堆的智能化和數(shù)字化水平。在場(chǎng)景應(yīng)用方面，充電堆主要應(yīng)用于在高速公路、港口、機(jī)場(chǎng)等人流密集區(qū)域，以及商業(yè)地帶等車流量大、周轉(zhuǎn)性比較快的場(chǎng)景中應(yīng)用廣泛，能滿足高效快速充電的需求，如5分鐘內(nèi)充電可行駛200公里。

    充電堆有五種實(shí)現(xiàn)方式：

    全矩陣

    每個(gè)模塊與每把槍通過繼電器，實(shí)現(xiàn)模塊輸出的路徑控制。全矩陣分為N進(jìn)1出PDU和1進(jìn)N出PDU，特點(diǎn)是按單個(gè)模塊分配，無能量孤島，支持液冷槍，便于模塊化設(shè)計(jì)。缺點(diǎn)是繼電器數(shù)量多，成本偏高，但規(guī)�；�生產(chǎn)可降低成本。

    無極性矩陣

    模塊按組分配，組數(shù)與槍數(shù)1：1。優(yōu)點(diǎn)是繼電器數(shù)量少，實(shí)現(xiàn)安全柔性充電，無能量孤島，支持液冷槍。缺點(diǎn)是模塊按組分配，組數(shù)與槍數(shù)1：1，不利于模塊的設(shè)計(jì)拓展。

    環(huán)形

    模塊輸出通過繼電器串聯(lián)形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

    環(huán)橋

    在環(huán)形基礎(chǔ)上加橋接繼電器，增加多條分配路徑。優(yōu)點(diǎn)是繼電器總量少，按單個(gè)模塊投切，擴(kuò)容靈活。缺點(diǎn)是能量路徑長(zhǎng)，繼電器容量要求高，容易形成能量孤島，支持液冷槍有難度。

    雙矩陣

    由兩個(gè)全矩陣組成，槍端增加橋接繼電器。優(yōu)點(diǎn)是繼電器數(shù)量少，缺點(diǎn)是靈活性略有犧牲，在一個(gè)槍充電時(shí)，另一個(gè)槍無法借用能量。

    四 大功率超充制造應(yīng)用

    做好充電堆必須滿足銅排、1代PDU、2代PDU三種實(shí)現(xiàn)方案，同時(shí)滿足易組裝、易調(diào)試、易維護(hù)、快維修這些特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)方案具體如下：

    （1）銅排：組裝工藝復(fù)雜，線路和調(diào)試均較為復(fù)雜。

    （2）第一代PDU：采用模塊化和插接端子設(shè)計(jì)，組裝、調(diào)試和維護(hù)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)快速維護(hù)。

    （3）第二代PDU：采用模組化和銅排連接設(shè)計(jì)，同樣具有簡(jiǎn)單組裝、調(diào)試和維護(hù)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)快速維護(hù)。

    01 第一代PDU的特點(diǎn)包括：

    1.高壓直流繼電器進(jìn)行能量路徑切換；

    2.模塊化設(shè)計(jì)，便于組裝和維護(hù)；

    3.配備可視化面板，便于排查；

    4.快速插拔端子縮短維修時(shí)間；

    5.提供多種型號(hào)，如1進(jìn)4出、1進(jìn)6出、1進(jìn)8出、4進(jìn)2出等；

    6.支持20KW、30KW、40KW模塊。

    02 第二代PDU的特點(diǎn)包括：

    1.采用磁保持大電流繼電器進(jìn)行能量路徑切換；

    2.PCB板載設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，減輕重量，提高空間利用率；

    3.多重安全檢測(cè)冗余，確保充電可靠；

    4.模組化設(shè)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)更換快速；

    5.控制線路線束化，縮短生產(chǎn)維修時(shí)間。

    03 第二代PDU展示的超充方案有以下優(yōu)勢(shì)：

    1.支持單系統(tǒng)32個(gè)模塊的功率分配和16把槍接入；

    2.采用磁保持大電流繼電器進(jìn)行能量路徑切換，成本更低；

    3.功率分配最小顆粒度為一個(gè)模塊；

    4.集成化PDU和模組化設(shè)計(jì)，便于安裝和維護(hù)；

    5.控制線路線束化，縮短生產(chǎn)維修時(shí)間；

    6.每個(gè)模塊輸出具有獨(dú)立電壓采樣，確保功率分配安全；

    7.支持液冷槍、液冷模塊和獨(dú)立風(fēng)道模塊（靜音模塊）；

    全柔性分配，提供最小功率保障，遵循先請(qǐng)求先分配，超充優(yōu)先的原則。

    五 大功率超充技術(shù)創(chuàng)新方向及影響

    在當(dāng)前的科技浪潮中，創(chuàng)新的挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存，特別是在充電堆領(lǐng)域，技術(shù)挑戰(zhàn)、市場(chǎng)機(jī)遇和政策支持共同推動(dòng)著其向前發(fā)展。充電堆的未來發(fā)展將聚焦于三個(gè)主要方向：

    1.無線充電技術(shù)，這一技術(shù)將極大地提升充電堆的便捷性，減少線纜的束縛，同時(shí)提高充電效率，為用戶提供更加流暢、自由的充電體驗(yàn)；

    2.智能充電技術(shù)，通過引入智能充電技術(shù)，充電堆將具備更高的智能化水平，能夠根據(jù)電動(dòng)汽車的實(shí)時(shí)需求自動(dòng)調(diào)整充電參數(shù)，進(jìn)一步提升充電效率；

    3.快速充電和液冷超充技術(shù)，這一技術(shù)在市場(chǎng)上已得到廣泛應(yīng)用，其高效充電速度和安全的充電環(huán)境深受用戶喜愛。

    技術(shù)創(chuàng)新在充電堆中的持續(xù)應(yīng)用，不僅推動(dòng)了充電樁的未來發(fā)展，也帶來了充電效率的大幅提升。特別是液冷技術(shù)的應(yīng)用，無疑進(jìn)一步增強(qiáng)了充電堆的安全性。在新能源領(lǐng)域，充電堆技術(shù)不僅服務(wù)于新能源汽車，還可以擴(kuò)展到光儲(chǔ)充、大功率直流母線配套等多個(gè)領(lǐng)域，展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。同時(shí)，充電堆技術(shù)的創(chuàng)新也對(duì)充電設(shè)備產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。它提升了充電設(shè)備的性能，如充電速度和充電效率，為用戶帶來了更好的充電體驗(yàn)。此外，技術(shù)創(chuàng)新還降低了充電設(shè)備的成本，推動(dòng)了市場(chǎng)的擴(kuò)大，吸引了更多企業(yè)和投資者進(jìn)入充電行業(yè)，促進(jìn)了整個(gè)行業(yè)的蓬勃發(fā)展。對(duì)于電動(dòng)汽車行業(yè)而言，充電堆技術(shù)的創(chuàng)新同樣具有重要意義。

    肖龍龍表示，充電速度的提升和充電設(shè)施的普及，不僅縮短了用戶的充電時(shí)間，提高了用戶體驗(yàn)，也徹底解決了補(bǔ)能焦慮問題。同時(shí)，隨著續(xù)航里程的增加和充電設(shè)施的普及，電動(dòng)汽車的推廣和普及也將進(jìn)一步加速。