各位朋友,各位來賓,大家下午好!
我首先介紹一下我自己,我來自中國汽車技術研究中心的張寶強,在座的朋友可能對我們公司不是很了解,我簡單介紹一下。中國汽車技術研究中心有限公司是隸屬于國務院國資委下的中央企業,它是服務于相當于汽車全產業鏈的集團企業。我所在的公司是中汽研新能源汽車檢驗中心,它是中國汽車技術中心下屬的二級子單位,重點聚焦的是新能源汽車的相關檢驗。今天的主題是充電,充電和車不分家。
下面帶來四方面的內容介紹:
第一部分是HPC行業現狀及挑戰。
這些背景的素材,前面的專家朋友介紹了很多,我再簡單說一下。
這些背景的素材,前面的專家朋友介紹了很多,我再簡單說一下。
一個是“雙碳”目標提出之后,對整個行業的壓力可以從左邊的圖看出來,盡管交通行業的碳排放占比不高,但是隨著交通的發展,尤其是公路交通的發展,它面臨的碳排放壓力減排非常大。另一方面是政策,最近的一個政策是545號文,在推行新能源汽車和新能源充電樁的下鄉活動。在“雙碳”目標和政策的推動下,車和樁的發展趨勢都非常快。
這是關于車樁的發展數據,目前來看,我國充電樁和車的車樁比已經達到了2.5:1,基本上滿足新能源車充電的需求。在這個背景下,車和樁的保有量都在快速增長。
它的技術趨勢是什么?對于車來說,一個是高壓化。前面車企的朋友講過,最開始關于大功率充電有兩條技術路線:一是以特斯拉為代表的低電壓、大電流的方式,還有一些是以保時捷、小鵬等企業提出的高壓。現在的大功率充電的趨勢就是既要高電壓又要大電流。
這是一些搜集整理的車企相關資料。高壓直流大功率充電是新能源汽車行業重點發展方向。對于樁端,這是來自2022年充電樁數據的統計結果,從左邊的圖可以看到,目前占比達70%的是750V的充電樁平臺,也可以看出1000V的占比達到了20%,它和750V整體加起來已經占比接近90%。右邊的圖展示了最近幾年充電樁電壓平臺的發展趨勢,可以看出來1000V的占比在快速增長。
對于充電樁來說,高電壓的平臺也是它提升充電功率的必然選擇,前面說的是車樁的發展趨勢,在大的快速的發展趨勢下,還是有一些問題,這個問題分兩方面,一方面是原來存在的問題,最主要的問題是充電兼容性。我相信在座有很多是新能源車主,大家有過類似的體驗,到某一個充電場站進行充電的時候,并不能保證每一個樁能夠一次成功充電,這其中的原因就是充電樁的兼容性問題。另外一個是充電的安全性問題。還有一個是公共場站的充電服務水平有待進一步提升。
下面還有一個新的挑戰,關注充電標準的朋友們可能了解,從幾年前開始一直就在開展大功率充電標準的研究工作,預計今年年底會有相關的標準出臺,這個標準技術路線有兩條:一條是遵循原有2015版的標準技術路線衍生優化出來的“國充2015+”的路線。另外一個是相當于電力企業牽頭的“Chaoji”的技術路線。這兩個技術路線現在是并存的形式。這會對于無論車企還是樁企帶來一些困擾,關于標準方面的問題,我在第二部分會詳細再給大家介紹一下。
第二部分是HPC標準背景及發展。
充電的背景最開始的充電標準是在汽車行業主導的,最早可以追溯到2001年,后續隨著電動汽車充電越來越普及,它主要由汽車和電力兩個行業去分工配合,共同合作去做這個標準。比較有影響力或者代表性的標準是2015版的標準,運行到現在已經有七八年的時間,為我國電動汽車的快速發展奠定了非常堅實的基礎。
從2017年以后,面對充電不斷新的需求,特別是在充電速度需求上,開始了大功率充電標準的預研工作,在全國汽車標準化委員會,主張沿著既有的標準形式,對它進行升級優化,也就是所謂的2015+。以電力行業為代表,推出了全新的一套大功率充電標準,也就是Chaoji。
充電的過程是一個系統性的行為,遠端到了配電網,到了充電設施,通過充電連接裝置,再到整車,最后到動力電池。涉及的標準主要是設施、連接裝置、整車、電池。
我們常說的大功率充電標準主要指,一個是充電通信協議技術標準GB/T 27930,以及充電物理接口技術標準GB/T 20234.1-.2-.3,以及充電導引電路技術標準GB/T 18487.1。
下面介紹一下充電標準的發展。
介紹一下“2015+”這個標準。“國充2015+”的標準集中編制于2021年6月,通過經歷方案的提出、測試論證、草案編制、實驗驗證、應用的驗證,目前基本已經完善。國充2015+的原則,首要是保持全面的兼容性。為什么這么說?前面的大背景介紹到新能源汽車的快速發展導致我國新能源汽車保有量非常多,我們在升級充電標準的時候,其實要重點考慮這些原有的保有的車。
第二個原則是優化改進。剛才說到2015版的標準已經實施了有一定的時間,其中暴露了很多問題和不足。有了這么長時間標準實施的經驗,我們能夠對這個標準實施過程中的問題進行歸納總結,對它進行優化升級。
第三個是滿足未來的需求。比如超快充、預約充電、V2G等需求。
下面介紹是2015+標準的一些測試驗證過程。前面在實驗室最開始了一些方案的研究驗證,然后在實驗室進行了一些車樁驗證,我們會進行車樁的匹配驗證重點驗證這個標準的兼容性如何,車樁匹配是指符合2015甚至2011版的老車,跟符合2015+的新樁進行了充電匹配,還有新樁和老車的充電匹配。可以看出來,國充2015+的標準,車樁匹配率非常高,在完成實驗室的驗證之后,我們組織行業開展了道路盲測,從廣東這邊一路北上,到達北京,經歷了7個省市區域相關的充電場站的測試。
經過上述的試驗、道路測試的充分的驗證,我們在牽頭簽訂的2015+的標準方案,是滿足了全部的任務目標,它可以滿足大功率充電、預約充電、車網互動等這些需求,使充電變得更加兼容、更加便捷、更加可靠、更加安全。
下面這個圖展示了具體的情況。
這里面要特別解釋一下,它是如何做到比較好的兼容性,主要是從四個方面:
(1)物理結構。它在2015版的標準相當于進化而來,所以它的接口是天然與之前的標準是兼容的。
(2)硬件電路和控制策略。這里面主要指導引電路,相當于提出了一個新的導引電路,不僅能夠識別老的標準,也能夠識別新的標準。
(3)通信協議。在相互借鑒的基礎上,對通信協議進行了優化,它也具備版本識別、跳轉等功能,最終實現的效果,無論是老標準的車樁還是新標準的樁,都能完全兼容。
前面介紹了大功率充電的現狀,介紹了標準的情況,也介紹了存在的問題。
聚焦大功率充電,特別是充電樁這邊,我們認為需要對它進行一些測試評價,把產品分五個階段:產品的研發階段、型式試驗階段、匹配推廣階段、市場應用階段、前沿研究階段。針對不同的階段,我們認為有不同的測試技術去解決相應的問題。
首先是研發階段,重點關注的是產品的可靠性,這里面包括電氣、機械、環境、耐用的可靠性。
第二個是標準合規的檢驗,依托現有的包括國家標準、行業標準,甚至還有企業標準,可以進行相應的標準符合性檢驗。我們會提供檢測認證一體化的服務,在做相應的檢測的時候,還可以開具包括CQC的資源認證標識。
第三個也是比較重要的,怎么提高充電的兼容性。我們把它分成了四個階段,去提高產品的兼容性品質。
1、最基本的是插頭插座部件級兼容。
2、實際多場景車樁兼容性。包括實際場站、高溫、高濕、高寒的極限場站。
3、實驗室的復現。目前我們公司已經囊括了大概130個不同品牌、不同型號的充電樁,可以進行全方位的,不用去外面路測的車樁匹配驗證。
4、虛擬場景的兼容性驗證。我們自主研發了一套虛擬的充電樁測試,通過這個虛擬的裝置,可以把各種故障的測試用例集中起來,然后進行驗證。
第四個是場站的高質量星級憑定,主要聚焦場站評測。
第五個是偏前沿的,我們認為“光儲充放一體化”也是未來的趨勢,也提供相應的檢測驗證的服務。
第四部分主要介紹一下目前在建設的平臺,中國補能工況大數據平臺。
為什么做這個平臺?現在充電樁的品牌廠家、運營商非常多,盡管有相應的標準,但是每個廠家對這個標準的理解不同,以及對相關策略理解的差異,導致充電的兼容性問題還很嚴重。
這里是我們整理的全國充電樁型號的地圖。可以看出來情況非常多,這么多情況會來相應的充電體驗上的問題,包括兼容性的問題等等。
做這個平臺的目的是什么?最真實的反應我國充電場站的情況,同時能夠提供三方面的功能,一個是對車企這邊,主要是幫助車企去驗證充電場站的質量服務情況;對于車主這邊,提供充電服務的品質;對于政府這邊,幫助政府支撐它,給它的提供真實的補能情況,幫助他進行事前事中事后的監管。
這個平臺的數據怎么來的?一方面通過實車的測試,另一方面是專業設備的測試,采集的都是真實數據,然后再上傳到這個平臺。它包括主要的地區城市、交通干線、覆蓋了主流的運營商、制造商,還有一些三高的場景等等。最后,它能夠提供相應的中國充電工況的測試服務,包括行研的服務等等。
后面是一些細節圖,包括某一個省市、城市、地區,甚至某一個充電站的評測情況。
這是我們在測試的實際情況展示,目前已經覆蓋了“六縱五橫”的高速路線。
這是目前場站數據的情況,包括囊括了90家的充電運營商,3000座充電站,2000家設施制造商,還有1000多款充電樁的型號,后面還在持續完善更新。
最后簡單總結一下,在政策和市場雙驅動的情況下,無論是車還是樁都進入了快速發展的階段。現階段正值充電標準的更新迭代,可能會對行業的發展帶來一定的挑戰和新的問題。
如何解決這些問題?我們認為需要經過一些專業的測試,幫助企業提高產品的能力。
我們在推的中國補能工況大數據平臺,力求的就是呈現國內真實的充電場站的服務設備,助力行業的發展。