2021大功率快充,第三代充电模块起舞正当时

电动汽车产业在国内经过近十余年的发展,得到了长足的发展。电动汽车产业链从电动汽车主机厂,电动汽车关键部件供应商,充电站运营商,充电平台运营商到充电桩企,充电桩部件供应商乃至充电标准制定机构,十余年来随着产业的实际落地和应用,得到了不断完善和进步。行业发展初期影响电动汽车普及的关键问题-充电体验(充电速度和效率)已得到了较大的改善,同时充电体验仍然是消费者选择充电场站的首要因素之一。

图片

以上为电动车主对充电站选择决定性因素

因此,直流充电桩是实现快充,提升消费者充电体验的的关键基础设施之一。为进一步提升直流充电桩的快充能力,扩大直流充电桩的覆盖范围,对促进整个产业发展至关重要。近年,“超充”概念被广泛讨论并逐渐提上全球各区域充电标准的路标,同时直流充电桩的系统设计与电动汽车的电气匹配也存在紧密的关系。这篇文章抛砖引玉,提出一些大功率快充的实际演进路径,供大家讨论。

充电标准的大功率化发展路线

图片

日标/国标充电标准演进

图片

欧标/美标充电标准演进

图片

电动汽车开放组织联盟CharIn 对充电标准的路径规划

从以上标准演进路线可看出,日标/国标直流快充最大功率将从250kW/400kW向900kW迈进(日标CHAdeMO3.0已发,预计国标版本有望于2021年发布);欧标/美标直流快充最大功率将从200kW向460kW迈进。单桩大功率化是充电桩发展的必然趋势。

电动汽车电气平台高压化发展

电动汽车电气平台向高压化发展,电池功率密度和充电倍率快速提升,支撑电动汽车大功率快充应用。

电动汽车电气平台&电池技术发展

电动汽车充电能力大功率化发展

A0级起步车型最大充电功率已超过30kW,预示充电单元的颗粒度将有望从当前20kW/充电模块提升至30kW/充电模块。2021年,这个替代趋势会愈加明显。

图片

充电桩系统配置的演变分析

针对市场主流乘用车充电桩30kW(单枪)~240kW(四枪),以30kW模块替代20kW模块具备完全的可行性;同时,如果在设计上能考虑未来平滑扩容到40kW模块(尺寸接口的统一),则整个系统能至少支持未来3年内电动车型的升级(40kW替代30kW,系统容量提升33%)。

图片

针对大巴、重卡专用充电场站使用的单枪大容量充电桩(单枪80kW以上),充电模块具备从20kW直接向40kW演变的可行性。

图片

充电桩采用30kW模块替代化的优势如下:

1、电动汽车电池容量和充电倍率提升,充电桩最小功率分配单元颗粒度选用30kW更为合适。

2、电动汽车大功率快充趋势明显,选用30kW更能提升系统充电速度和客户充电体验。

3、更大的功率单元,更少的结构件和配件数量,系统更加精简,安装、调试和维护成本更低。

4、尽早将充电桩设计平台切入到30kW模块平台,保证系统设计平台在未来的竞争力。

5、30kW和40kW如果能做好结构尺寸统一,可支持后续平滑扩容,规避系统重复设计研发,节省研发时间和人力、物力。

第三代充电模块起舞正当时

如果以7.5kW为第一代充电模块2012~2016年,15kW/20kW为第二代充电模块2017~2019年,那么以30kW/40kW为代表的第三代充电模块从2021年开始将有望成为市场的主流。据了解,国家电网公司也在积极研究国网系统下一代充电模块的规格,功率规格也是围绕在30kW/40kW。

图片

第三代充电模块在设计上所面临的挑战为:

1、超宽电压范围150V~1000V及恒功率电压范围300V~1000V

要求充电模块能支持市场上几乎所有电动车型的电压范围,在拓扑设计上需要创新以满足要求。

2、高功率密度大于45W/in3/60W/in3(30kW/40kW)

高功率密度带来模块散热设计难度的提升,对可靠性要求更高,在电路设计,器件选型,风道设计,温度保护上的技术难度提升。

3、高防护等级需求IP65可选

IP20直通风模块在恶劣环境中的高故障率已成为事实。随着功率提升至30/40kW,高温更大电流将对模块环境耐受性带来更大挑战。IP65独立风道将成为严酷环境的必选方案之一。

4、全温度范围-40~55℃/全电压范围恒功率特性

超宽温度范围-40~55℃恒功率,高低温环境下,全输出电压范围均要保证满载输出。需要结合模块的拓扑设计、软件控制和内部保护,进行全工作点的设计和可靠验证。

5、30kW/40kW结构兼容性设计保证

吸取过往发展的经验,模块的结构变化对桩体设计的影响,30kW/40kW在结构设计上需保证兼容一致,便于桩体在未来的平滑扩容。

6、成本挑战&性能提升

行业发展带来的充分市场竞争,模块价格持续走低,利润进一步压缩。大功率对产品技术要求更高,更低成本控制VS更高产品性能要求,市场竞争已真正进入到高手之间的竞争。

正是基于对大功率充电趋势的判断,优优绿能于2017年内即开始30kW模块的研发并在2018年启动市场验证。经过3年不断的实践验证和迭代升级,逐步克服和解决了第三代充电模块在设计应用上的难题,实现了产品的高可靠性。

优优绿能30kW/40kW大功率快充解决方案

图片

2017年,当时模块主流正从15kW向20kW做迭代升级,优优绿能则做出一个大胆创新,将产品平台直接升级到30kW平台并考虑40kW兼容。经过3年的发展,优优绿能在30kW/40kW平台已形成了业内最完善的全系列化大功率快充解决方案:

图片

优优绿能在30kW产品具备多个规格,分别满足 大巴&重卡专用场站,换电场站,社会运营场站;其中创新推出的IP65高防护模块专用于解决恶劣应用环境的特殊应用;40kW结构尺寸和30kW完全兼容,解决了客户未来平滑升级的后顾之忧。

对比充电模块行业发展的现况,优优绿能大功率快充方案具备以下优势:

1、业内最早推出30kW模块(2018年),领先行业3年。市场成熟应用已超过3年时间,国内30kW市场份额第一。

2、经历多种严酷环境的应用,产品具备极佳的可靠性和稳定性。

3、业内最早推出300~1000V超宽电压范围恒功率模块,宽温度范围(-40~55℃)内保证全电压范围满载输出,不降额。

4、30kW模块功率密度45W/in3,40kW模块功率密度60W/in3,业内第一,节省桩体空间,为客户节省成本。

5、30kW/40kW结构尺寸完全统一,支持平滑扩容,满足三年以内市场发展需求,为客户节省时间。

6、多种规格可选,包含多种输出电压等级可选,IP20/IP65多种防护等级可选、国标/CE/CTUVs多种认证可选以及灌胶工艺可选,为客户实现最佳性价比应用方案。

优优绿能30kW充电模块已经在国内各个区域,多种环境,经历了充分的可靠性验证,同时产品还远销欧洲、亚太和北美等多个区域。

图片

2021年,电动汽车产业充满机遇和挑战。随着电动汽车产业的快速发展和用户体验需求的不断提高,2021年大功率快充将逐步加速市场应用的深度和广度,以30kW/40kW为代表的第三代充电模块将正式为大功率快充提供全力的支撑,肩负起历史的使命。

新年伊始,优优绿能携30kW/40kW/IP65全系列快充解决方案已做好准备,优优绿能以专业专注的精神,不断迭代更有竞争力的核心技术,为行业的发展添砖加瓦;为成就客户实现其价值,不懈努力!

相关推荐MORE
参与评论