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活动丨加快新技术进步 探索新运营模式 破解电动汽车充电困境

加快新技术进步 探索新运营模式 破解电动汽车充电困境

——第五期热点问题系列研讨会在京召开

 

为破解充电困境,探索新技术发展,中国电动汽车百人会于2017年8月23日在清华大学举办了2017年第五期“电动汽车热点问题系列研讨会”,细分纯电动乘用车面向大功率充电的高压系统技术挑战与发展前景、电动汽车无线充电技术、探索可持续发展的充电业态三个主题,探讨充电困境与技术发展。中国电动汽车百人会执行副理事长欧阳明高、中国电动汽车百人会副秘书长王贺武分别主持了此次研讨会。

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在政策体系的支撑下,我国电动汽车产业已经从导入期迈入平稳增长期。中国汽车工业协会数据显示,2017年上半年新能源汽车产销量分别为21.2万辆和19.5万辆,总保有量已经超过100万辆。在新能源汽车产业稳中向好发展的同时,中国充电基础设施得益于政策和市场的双重刺激,也成为了全球发展最快的国家。

尽管如此,充电难和盈利难依然是新能源汽车用户和充电运营商所面临的痛点。如何提升用户的充电体验,创新充电运营模式,实现可持续发展,已经成为行业发展面临的重要课题。


大功率充电已引起行业重视

自2016年开始,我国就开始了大功率充电的相关研究工作,针对大功率充电的部分细节进行了讨论。今年5月,中国电动汽车百人会针对大功率充电问题召开过一次研讨会,重点讨论了我国大功率充电的发展前景及技术挑战。当时,大功率充电并未引起国内整车、电池、充电桩等相关企业的高度重视,对于大功率充电技术的研究和规划也未有实质性进展。但在此次研讨会的大功率充电讨论环节,更多企业展现出了对大功率充电的关注,而且部分企业已经明确了大功率充电技术的发展思路。

大功率充电之所以得到越来越多企业的关注,与其便利性有很大关系。多数用户希望在驾驶电动汽车时,能够拥有与燃油车相同的加油体验,而大功率充电就能满足这种需求。南京南瑞集团国际部副主任倪峰表示,大功率充电的需求非常明确。从全球来看,商用车、出租车、网约车等营运车辆对于大功率充电的需求最为迫切。此外,长途旅行对于大功率充电也有较大需求。而对于中国来说,除了以上需求外,一些特大型城市,例如北、上、广、深,由于车主很难找到车位进行充电,因此对大功率充电也有一定需求。

而对于如何实现大功率充电,倪峰认为有两种技术路径,一是沿用2015版充电连接器,该方案可以与现有标准端面兼容,但难以改进现有的不足,提升空间有限;二是重新设计具有向前兼容但物理结构有所改进的连接器,改进现有方案的部分固有问题,减小尺寸,提升安全性能,能更好地适应新的工作方式,但该方案需要采用转接头的方式实现向前兼容。

实际上,无论通过何种方式实现大功率充电,都会对电动汽车的高压系统带来严峻的挑战。北京新能源汽车股份有限公司技术高级经理白健介绍,大功率充电技术需要改进PEU(动力控制单元),如:MCU(电机控制单元)中IGBT(绝缘栅双极型晶体管)需要重新选型、OBC(车载充电机)输出侧变压器需要调整、电容和二极管等元器件要选用900V以上的耐压等级器件;DC/DC方面,也需要调整输入侧变压器;动力电池系统(BMS)和整车控制系统(VCU)方面,主要是温度方面传感器的增加,控制策略和保护策略的调整和设计。高压线束方面也需要进行优化设计,比如直流快充变成线束95平方,电池直流母线大于120平方的线缆。

提升半导体器件产品技术水平,是应对大功率挑战的重要手段。英飞凌科技(中国)有限公司技术应用工程师李鹏介绍,目前英飞凌正在研制的车载大功率充电方法,是基于主逆变器的拓补来实现。深圳ABB新能源系统有限公司电气经理吴云也表示,正在进行相关的研究。

实际上,大功率充电短期内很难实现。欧阳明高表示,一方面英飞凌作为全球前列的半导体厂商,都尚未准备好迎接大功率充电所带来的高频、高压等问题。另一方面,大功率快充技术对于整车成本有较大影响,以碳化硅为例,目前碳化硅成本高,尚处于换代研发期,预计到2025年才有可能实现规模化。

即便如此,欧阳明高仍然认为我国需要启动大功率充电方面的研究。他表示,我国要围绕大功率充电展开超前研究,整车企业可以先进行尝试,也为标准的制定积累数据和经验。而到2020年前后,我国必须要把大功率充电的问题摸透,届时将进行相关标准的制订。


无线充电技术或将迎来发展元年

无线充电是一种通过磁场传递能量的充电方式,两者间不用电线连接。中惠创智无线供电技术有限公司副总工马邦华介绍,无线充电主要涉及电磁感应、电磁波等技术。

清华大学电机系助理研究员陈凯楠介绍,发展电动汽车无线充电主要从四个方面考虑:首先是便利性,无线充电可以做到即停即充;其次是安全性,无线充电可以实现没有金属件裸露在外,而且充电设施不存在磨损、漏电等问题;第三是紧凑性,无线充电设施安装在地下,因此可以节省空间,特别是对土地资源较为紧张的大城市来说具有很大的吸引力;第四是环境融入性,与充电桩和充电线相比,无线充电的优势是更为美观。

正是因为上述优点,目前宝马、奥迪等车厂已经开始将无线充电技术运用到电动汽车上。而我国也有很多企业专注于无线充电领域,而且已经取得了一定进展。中兴新能源汽车有限责任公司系统部总监胡超表示,目前无线充电在技术上已经基本突破,当前的主要问题是如何降低成本、提高安全性。此外,在未来,如果考虑与自动驾驶相结合,那么无线充电还有许多技术问题需要攻克。

此外,部分非技术问题也限制了无线充电产业的落地。陈凯楠表示,非技术问题包括缺乏统一性的标准、设备和建设成本高以及公众对电磁辐射问题的担忧等。

关于无线充电是否具有电磁辐射的问题,庞巴迪无线充电业务经理魏平表达了自己的见解。他表示,无线充电电磁场强度最大的位置是车两侧,而通过测试得出的数据显示,车身周围电磁强度的最高值为3.5微特斯拉,远远小于目前所规定的标准。据了解,庞巴迪已经在德国柏林市火车南站改造了一个具备24小时不间断运营能力的无线充电车站。

电动汽车的无线充电作为一个新兴领域,在当前市场上找不到可以借鉴的技术路线和商业模式,需要从零开始探索。胡超表示,业内认为2018年会成为无线充电的元年,将开始有无线充电的车型投入市场。而到2025年,无线充电才会真正进入产业化阶段。目前,国内的很多车企都已经开始对无线充电进行提前布局。


充电运营商如何打破“难盈利”困境?

据中国电动汽车充电基础设施促进联盟统计,截止到 2016 年 12 月,我国公共类充电桩建设、运营数量接近15 万个,相较于 2015 年末的 4.9 万个,净增 2 倍以上,中国公共类充电设施保有量已成为全球第一。

虽然充电基础设施在数量上实现了成倍增长,但在实际使用和运营过程中,并没有真正解决用户“充电难”的问题。据了解,目前我国充电桩的使用率普遍低于10%,甚至不到5%。

实际上,充电难与充电桩使用率低并存、建设投资与汽车使用的契合度低等问题是普遍状态。普天新能源(北京)有限公司总经理刘峰表示,目前充电仍存在很多问题,一是场地方利益诉求高,要求在保证停车费正常收取的情况下,额外分成20%的服务费;二是无法实现充电车位的专用,造成燃油汽车占位严重;三是电动汽车充电停车费高,造成充电成本高,影响充电桩的使用率。青岛特来电新能源有限公司总经理耿春海对此也表示,燃油车占位是影响用户充电体验的首要问题,在特来电截取的今年1-7月的充电体验用户评论中,占比高达20.14%。

然而,充电困境不仅体现在用户使用端,在运营端也同样存在。刘峰表示,因为前期投资大、运营成本高、充电桩使用率低、收入来源单一等问题,导致了运营商经济效益较差。 

对此,中国泰坦能源技术集团有限公司副总裁陈昊提出,应以更开放的姿态集智聚力,实现资源互通,互利共赢。电网方面,应进一步完善适用于各类型场所的电源接入以及用电政策等落地事宜,实现电网公司和民企“互利共生”;物业方面,应加强政策引导,或其它鼓励机制,如补贴停车费等。配合提供合理电价,或配合核减,有助于运营企业获得优惠电价以及停车费减免;政府方面,应秉持开放心态,建设科学的顶层设计,建设符合当地实际发展需求的城市充电基础设施,鼓励消费侧补贴,防止劣币驱逐良币;各充电运营商应回归商业本质,营造高质量、高效率的经营环境,创新产品与服务,贴近用户和场景。

而面对充电运营商的困境,力帆实业集团有限公司副董事长陈卫提出了不同的思路:换电模式。他表示,换电模式可实现移峰填谷,缩短投资回报周期。实际上,换电模式并不是一个全新的概念,电动汽车产业发展至今,换电模式与充电模式究竟哪种方式更适合消费者,也一直存在争议。但不管黑猫白猫,能抓老鼠就是好猫,无论何种方式,只要能够真正满足消费者需求,符合市场和产业的发展规律,就是一只“好猫”。

上海挚达科技发展有限公司副总经理丁远征预测,到2020年,电动汽车市场将进一步扩大,为电动汽车车主解决充电问题和提供充电产品及服务,将成为未来电动汽车市场的刚需,充电问题已经成为电动汽车产业发展的重要影响因素。中国电动汽车百人会将电动汽车的充电问题作为今年的重点课题,目前已召开两次相关研讨会,后续将继续展开相关研讨、调研工作,以求促进充电领域的技术进步,探索和创新充电运营模式,破解充电困境。

 



(来源:中国电动汽车百人会 )

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