倪峰:超级大功率充电接口 中国方案推向国际标准化

原标题:倪峰:超级大功率充电接口 中国方案推向国际标准化

来源|搜狐汽车

[搜狐汽车·E电园] 1月10-12日,以“把握形势 聚焦转型 引领创新”为主题的2020中国电动汽车百人会论坛在北京举行。搜狐汽车作为大会官方战略合作媒体深入前线,以图文及专题的立体呈现形式,第一时间为您带来大咖云集的产业盛宴。

活动现场,南瑞集团国际部副主任倪峰发表了演讲。

以下为演讲全文:

各位来宾下午好!今天很高兴和大家分享一下由中电联、国家电网公司和中汽研这几年做的项目,超级大功率充电接口这个项目。

我首先讲一下项目的背景,大家知道目前在国际上,传导式充电共4种接口,3套系统,包括欧洲的CCS系统,日本的CHAdeMO系统,中国的GB/T系统,中国的GB/T是2011年,CCS是2011年2012年,这套系统运行到现在差不多10年的时间,我们发现了不少的问题。中国标准在2015年推出了第二版充电接口标准,在使用当中发现了有一个要求,就是完全兼容2011版,兼容上有一些不完全性,研究这个问题过程中,综合看了全世界的这几套系统,发现有一些共同的问题,首先充电接口尺寸普遍大,机械强度不足,图上列出了一些照片,在调研当中发现,包括CCS系统,包括GB/T,没有考虑怎么适应未来发展的需求。CCS首先采用PLC通信系统不是成熟的方案,目前全世界范围内只有几家芯片公司提供这个芯片,在技术开,发商成本比较高,导引电路存在一些潜在的危险。

CHAdeMO系统走另外一个极端,CHAdeMO是一个负责复杂的系统,从连接器设计上用了非常复杂的结构,造成了成本非常高。CHAdeMO的充电器刚面世,售价是在1万人民币以上,经过这些年有所降低,但是还需要数千元,与CCS和GB/T比它也是非常高。另外,CHAdeMO系统用了负责特殊的设计,地线做的非常细,传输信号的时候有很强的干扰。另外,在导引电路上也存在一些缺陷。

回头说中国的GB/T系统, 我们在2011年的基础上做了升级,由于早期设计的时候,产业非常不成熟,国内没有什么车辆,非常少,很多东西考虑不周,存在一些非常大的问题,包括公差配合存在很大要求,不符合IPXXB的要求,现在在现场大家会发现,经常出现一些过热的问题,尤其是当电流超过200安培的时候,过热非常严重,连接器寿命非常短,这是运营厂商非常头痛的问题。还有IPXXB也是一个致命的问题,还有电子锁设计可靠性问题,还有设计不合理,还有PE断针和检测安全问题。

刚才说的这些问题,有一个非常大的问题,GB/T已经进入了IEC,作为三个接口之一,但由于我们存在安全隐患,但是有一个标准在这,注明这个标准不能在欧盟使用,这带来的问题,GB/T只进入了国际一半,如果要想出口车辆到欧洲,尤其是公共场合,包括东南亚的国家,东南亚国家都是采用IEC的标准,是不接受GB/T的,所以这个问题是我们必须要改进的问题。

我们定了一些原则,我们要把安全问题都解决掉,我们要引入最新的技术,大功率是要面临的技术。同时要考虑未来的发展,以后兼容新的技术,比如通信,预测终极方式会向以太网的方式走,怎么兼容这些东西是要考虑的。另外一个重要的问题,如果我们设计了新的接口出来,转换成本要最低,不能重蹈2015版升级2011版的问题,大家知道当时采用非常粗暴的方法,比如国家电网公司一道下令,所有的接口全部换成2015版,带来的问题是很多车跟不上,汽车无法用这种方式升级,最后出现了很多兼容性问题,比如锁上去了拔不下来等问题,所以我们要避免以前旧的设备和桩不做新的改变,这是设计的原则。

简单介绍一下这个项目,最早是2016年,2015版刚出来没有多久,很多公司大家在一起讨论下一代的连接器应该是什么样,其间包括德国、日本等国家陆陆续续加入到了讨论当中来,经过这么多年的努力,这个项目逐渐变成了国际合作的项目。在2018年日本CHAdeMO公司和中电联签了合作备忘录,直接进行点对点合作。合作成果去年日本宣布今年3月份,他们会发布CHAdeMO3.0标准,CHAdeMO3.0标准将直接作为下一代CHAdeMO的标准,我自己拿到了日本发表的文本,我看了一下,基本上采用了这个方案,只不过在兼容的时候做了一些修改,我们还在讨论当中。

在这个基础上,去年7月份在日本开会的时候,同时成立了超级的国际合作的项目组,来自中国、日本、德国、意大利等国家的专家,以企业的身份组成了合作组,成立了四个工作组,我们每个月召开一次电话会议,每半年进行面对面方式讨论整个项目。下面讲一下超级技术的特点,超级并不是简单的连接器,是一套系统的解决方案,包括通信协议,包括充电系统的安全性,安全的模型,包括热管理,包括连续组件。针对乘用车辆来讲,1000V能满足大部分的要求,对于重载的车辆,电压在1500V,电压设计是照着1500V做,电极检测是达到400到500安培,实验室是做到500安培,有冷却能达到600安培,无冷却是150到200安培。前面我说过,整个的目的就是为了做一个面向世界统一的方案,来解决同样一台车出口到中国,从GB/T到日本用CHAdeMO,到欧美用CCS的方案。

这边是方案中的基本参数,连接器是一个完整的直流充电口,和CCS不一样,CCS用了部分交流电路作为一部分,它和交流部分是不能分开的,所以是很大的东西,这个东西是一个完整的口,包括通信和导引和功率传输。有一些改进,比如说为了解决IPXXB的问题,把原来的2降到了10,符合国际上IPXXB的要求。另外电子锁从原来的枪上移到了车内,其他在公差配合和锁的强度设计,包括针的优化设计。这是一个大致的比较,可以看到,超级系统是国际上几套方案中最小的一个,尺寸小,功率传输也是最大的,这个方案是车厂非常欢迎的,因为他们很敏感,如果开口特别大会破坏设计,这是根本OEM要求做了设计。同时排布非常灵活,可以排成CCS的方式,也可以像现在的CHAdeMO和GB/T一样排在车上不同的位置,交流直流分开,在热管理系统上也进行了重新的评估和设计,包括充电电流的设计,提出了对连接器和插座的测试方法。做了一个新的导引电路,最大的改进一是增加了安全性,增加了应急点,一旦发生故障不通过通信协议,通过节点变化通知对方及时充电,另外增加了一个编码电阻,可识别出对方使用的是什么系统,可以完成向前兼容的问题。整个安全系统分了几个部分,机械安全、热安全和电击以及防火等相关安全系统,重新建立了模型,我们希望做成一个共同的模型,让三个系统都使用同一个模型。

向前兼容刚才提到了,由于连接器尺寸发生了变化,跟原来不一样,需要使用一个适配器做尺寸的转换,仅仅做物理尺寸的转换,所以成本非常低。在充电机侧采用双头的方式,一个新的超级口,一个老的系统口的方式解决向前兼容的问题,这样来解决不需要修改前面老系统的问题。不但能识别GB/T系统,也能识别CCB和CHAdeMO系统,理论上我们做一台车,可以使用现存的GB/T和CCB和CHAdeMO系统,但是不需要,大多数场合需要两种就可以了,理论上我们设计是按照三种进行设计的。还有未来的一些问题,这个地方增加了机械编码,为了前面提到重载车和轻型车做了区别,做了编码的设计,为了进一步提升电流,对一些重载车,比如900还不够,现在希望达到1600安培,如果再做升级可以更大,这个只是草案设计,还没有进入试验阶段。

其他的,为了向前交和向后交,我们提供了如何兼容以后V2X设计,提供额外的电源,另外就是机械辅助充电,包括机械臂怎么样降低机械识别的代价,我们在这方面做了增加LED和特征点的设计。同时做了大量的试验,这里有一些试验的数据和试验的强度,在目前的情况下,超级是所有方案中强度最高的一个。

在这期间,草案做完了以后,国家电网公司、奥特迅和星星充电,在全国各地建设了多座示范站,进行了一系列的测试,包括充电的测试,包括导引测试和安全性测试,我们搜集了很多数据作为下一步改进的依据。

推进计划是这样的,如果这个接口最终被接受,希望是一个缓变的过程,而不是把2015全部改变掉,这里有三个图,意思就是我们从汽车保有量,从每年的产量和充电设施的保有量来看,老的接口预计真正是要到10年以后,甚至12年以后才会全部消失,等这批老的车逐渐淘汰掉,在充电设施方面,先是采用双枪的方式兼容老系统的接口,逐渐的提高新枪的比例,希望在2025年以后,2016年以后只剩双枪的方式和新的接口的方式,老的充电设施,现在的2015版,随着五六年的时间逐步淘汰完。从产量上来讲,希望在2025年的时候,基本上大量的车会采用新的接口设计,少部分还在使用老的接口,2025年以后基本上采用新的接口,保有量上来讲,逐渐的老的车会淘汰掉,这之间大概10年左右的时间会存在共存的现象。

从国际化的来讲,日本已经接受了这个方案,下一步要做的是把中日共同形成的超级的方案和欧洲的标准进行协同,最终的目标是希望欧洲也接受这个方案,最终做一个统一的方案,包括它的物理连接器外形,包括充电系统的安全上的要求,大家都是一套系统,包括通信协议,这都需要一步一步走,也需要一定时间,这个图是从CHAdeMO那个图中拿出来的。目前在国内开展了部分标准化的构成,前期国家电网公司一个企业标准已经编制完毕,同时也启动行业标准的编制,国标进行了申请阶段,本来我们计划在去年年底把这个申请完成,现在由于协同和国标委的计划略有推迟,今年我们把相关指标列出来。国际标准方面也做了一些工作,大家知道IEC主要是管充电系统设计包括连接器,我们准备分四步走,第一步先做一些预备工作,因为这个系统兼容性需要使用到适配器,适配器在先期IEC标准是不能使用的,我们希望IEC上做出一些突破,和高兴给大家宣布,我们已经达成了一致,IEC已经接受这个适配器,可以作为新的标准提出来。同时,新的导引电路已经进入了IEC的61851—23附录部分,已经介绍出去了。下一步和日本联合提超级适配器的标准的提案,同时会把安全系统放到IEC里,再下一步连接器的组件提到IEC里,最终这个标准成为兼容前面三个系统唯一的国际标准。

我的报告介绍到这里,谢谢大家。返回搜狐,查看更多

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