电动乘用车大功率充电技术的前景与挑战

2017年5月6日，中国电动汽车百人会2017年第二期“电动汽车热点问题系列研讨会”在京召开，此次研讨会的主题聚焦“电动乘用车大功率充电技术的前景与挑战”。中国电动汽车百人会执行副理事长欧阳明高主持了此次会议。中国汽车工业协会常务副会长董扬、华北电力大学教授郭春林、奇瑞新能源汽车技术有限公司电池系统部部长曾祥兵、深圳奥特迅电力设备股份有限公司总工程师李志刚等十位嘉宾在研讨会上作了引导发言。


在我国纯电动汽车产业的起步阶段，续驶里程是用户选择纯电动汽车的重要指标之一。而随着动力电池技术的快速发展，纯电动汽车的续驶里程已经有了大幅提高，初步具备了与传统燃油车相竞争的能力。与此同时，用户对电动汽车的充电时间有了新要求。目前来看，纯电动汽车的充电时间比传统燃油车加油时间长出不少，这也影响了电动汽车用户在充电时的体验。大功率充电技术能够解决用户充电时间长这一痛点。如果将充电时间缩短至3-5分钟左右，那么在补充能量的时间上，电动汽车就具备了与传统燃油车相竞争的能力，也能够符合用户的使用习惯。

但是，行业内对于发展大功率充电技术是否符合我国新能源汽车的产业情况、何时大规模推进大功率充电技术等问题上，还存在一些争议。在此次研讨会上，各领域的专家就中国发展大功率充电技术的意义、优势、挑战等问题各抒己见，进行了深入交流和探讨。

大功率充电贴合用户需求和习惯

董扬认为，在北京、上海等人口密集的大型城市，亟需快充技术。中国的电动汽车停车位比美国少很多，所以慢充的公共充电桩作用有限，因此，应当鼓励快充技术的发展。董扬表示，快充技术实际上也确实是用户所需要的。

对于如何推动大功率充电技术的发展，董扬表示，政府应该对充电和充电基础设施更加重视，加快出台规范认证制度。企业要加大投入，研发先进的充电技术，减少政府对市场的干预程度，提高市场化水平。最后，董扬还提出，在标准体系方面，与国际对接已经变得越来越重要。

大功率充电将对电网带来冲击

郭春林指出，从用户需求和电网角度来看，没有发现明确的超级快充需求，慢充和普通快充基本可以解决用户的需求。

郭春林还表示，大功率充电对于电网的安全性也提出了严峻的挑战。一是超级充电由于体积较大，没有场地供汽车停留进行V2G（Vehicle-to-grid），导致大量无法接入电网的新能源，也无法通过电动汽车的有序利用或V2G满足电网的调节；二是在上下班高峰期间，容易出现一会全部充电、一会全部停止的情况，负荷变化达到所接入变压器负荷的20%甚至更高，在夏季等电力供应紧张时期，容易出现过负荷问题，引起线路过热、跳闸等，这将导致大量负荷被切除；三是在节假日、气候变化、重大活动等因素影响下，尤其是发生连锁事故时，发生稳定问题的可能性非常大。

国网能源研究院高级工程师何博也提到，乘用车大功率充电的大范围应用，有可能显著降低有序充电的潜力，提高电网负荷峰谷差，降低大电网的整体投入产出效益。

对此，何博提出，电网在规划建设时，可以通过加强电力规划与充电设施建设运行的衔接、加强城市电网建设和局部配电网建设改造、明确电动汽车与电网互动的体系框架等方式，应对大功率充电对电网所带来的冲击。

大功率充电对整车带来全新技术挑战

曾祥兵介绍，市场中广泛分布的快充设备输出功率主要集中在50-125Kw，最大快充电流普遍低于200A。因此，大功率、高电压(350Kw-500Kw,1000V)快充技术将带来很多挑战。

曾祥兵指出，首先，现阶段乘用车行业尚未普及高压大功率器件，其成本较高、可靠性也待验证，相关法律法规、试验标准也未健全。其次，大功率零部件体积较大，对于乘用车而言，大功率器件的布置将会带来极大的挑战。再次，我国在大功率充电技术上还存在技术瓶颈，例如大倍率循环放电一定程度上会影响电池的循环寿命、电控模块需要使用更高电压平台的功率器件等。最后，高压大功率系统的使用，需要提升电池系统、高压保护、高压接口、电控单元、高压传输回路等部件的耐压与过流能力，将带来成本的成倍增长。

动力电池企业“出招” 缓解安全压力

李志刚表示，大功率充电技术将改变人们的充电习惯，从而影响充电基础设施建设模式，像加油一样充电成为可能。但是，大功率充电技术带来便捷的同时，也带来了安全问题。李志刚认为，大功率充电技术对热管理和兼容性有了新要求，对动力电池的安全性有一定影响。

力神动力电池系统有限公司罗志民对此表示，依靠精确的单体电压测量和温度测量，在充电控制方面采用阶梯限电流方式进行充电，能够有效保护电池的使用寿命。在成熟的保护策略和控制方案下，高效的均衡管理技术，保证了电池的一致性，可以保证电池系统的安全稳定运行，为快速充电提供保障。

宁德时代新能源科技股份有限公司主任工程师王升威对此表示认可，他提到，动力电池具有充电的“健康区间”，在“健康区间”中，电池的安全就有保障。而目前需要突破的核心技术则是如何监控动力电池的“健康区间”，同时控制动力电池一直处于“健康区间”中。

大胆探索技术 严谨制定标准

欧阳明高指出，大功率充电无论是对电池企业、电桩企业、整车企业还是电网来说，都是一个严峻挑战。目前，国外十分重视大功率充电技术，以德国为例，他们目前正在大力推进大功率充电技术的研发，以满足用户的需求以及提高在全球市场中的竞争力。

对此，欧阳明高指出，虽然大功率充电技术对于电网和电动汽车的安全性存在一定影响，但是，大功率充电技术能够加强我国电动汽车产业的市场竞争力。因此，要大胆探索大功率充电技术，为政府制定相关技术标准提供依据。

会上，比亚迪汽车工业有限公司规划院高压安全及高压电器规划部经理薛鹏辉、微宏动力系统（湖州）有限公司乘用车转向负责人周晓亮、普天新能源有限责任公司技术部总经理邵浙海、中国电力企业联合会副主任刘永东、精进电动创始人兼CTO蔡蔚、吉利汽车部长汪小云等也分别就大功率充电的安全性、经济性、可行性等问题，进行了发言和交流。