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浅析纯电动乘用车大功率快充技术

2017-05-23 00:06
孤身万里游
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纯电动乘用车大功率快速充电就是采用高电压、大电流,短时间内将电动汽车充满电。这一功能的实现在很大程度上决定了用车的便利性。目前快速充电、长续驶里程是纯电动乘用车用户最为迫切的两大需求。仅就大功率快充而言,其功能实现的目标会对电动汽车的产品设计产生非常大的影响。本文将就此展开一些讨论。

开始前,我们先将相关层面分以下的两部分:车辆端(EV)和充电供给端(EVSE)。在充电供给端,从企业相关性方法可以细分成地方电网(电网负荷管理)、充电运营商、充电设施集成商、充电模块集成商、充电连接器和线缆供应商。在车辆端,从企业上可以分为整车OEM企业、电池系统供应商、电池冷却/加热子系统供应商、充电连接器和线缆供应商、车载充电机供应商、驱动系统供应商、电空调供应商和DCDC供应商还有高压电气系统供应商等等。

以下就从充电供给端与车辆端的现状、需求、技术条件与挑战等角度,来谈一谈电动乘用车大功率快速充电的发展前景。

值得注意的是,去年底,戴姆勒、BMW、福斯、福特等四大车厂曾宣布将在欧洲联合部署电动车的“超快速充电站”,预计设立的 400 个充电站为联合充电系统 (CCS) ,最大功率为 350kW。这一事件表明整车厂共同布局大功率快充从而改善消费者体验的趋势。

大势所趋的纯电动乘用车大功率快充需多层面协同

图1 由大功率快充带来的影响变化

一、充电供给端

1)从电网系统性考虑

电网是充电的源头,考虑到电网运行的稳定性,地方电网希望电动汽车负荷接入的不要过快,因为单点极大负荷的接入肯定会对电网造成很大负担,大功率充电对于电网的安全性也提出了严峻的挑战,这点就直接定下来整个基调。如果从电网的统筹考虑,大功率快充会大幅降低有序充电的可能性,导致电网负荷峰谷差升高,降低大电网的整体投入产出效益。

·开设了快充站,用户对充电速度的预期会变得更快,很容易出现如同排队加油类似的排队充电现象,在上下班高峰期间,负荷管理就是大问题,因为充电开始的时候,电网负荷一下子就上去了,出现全部充电的情况,同理快充完成后也会出现充电在相近时间点全部停止的情况。

·在现有的管控模式下,以上情况推演下来,局部的配电负荷变化就会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,这将导致电网上大量负荷被切除。

·从时间轴上来看,由于车辆的移动特性,会加剧现有负荷管理的难度,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,发生问题的可能性非常大。

由于大功率充电的布点是接近私人消费者,充电设施运营商布点就会依据现实的诉求而不是电网的情况来考虑,快充桩、快充站将会广泛分布在居住区、办公区、消费区和工业区。这样的布局很容易影响商业用电稳定,一旦电网因此被要求索赔怎么办?工业区也一样,万一大功率电器引入影响了供电稳定,造成了工业生产损失怎么办?

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