真視通研發(fā)總工程師 肖龍龍：《大功率超充技術探討》

    5月23日，真視通軍融科技發(fā)展（蘇州）有限公司受邀參加2024第三屆中國國際充電樁及換電站展覽會、2024第十屆中國國際電動汽車充換電產(chǎn)業(yè)大會，公司研發(fā)總工程師肖龍龍以《大功率超充技術探討》為主題進行演講。

    肖龍龍表示，從今年展會看，大功率超充樁、超充充電機等一系列超充產(chǎn)品如雨后春筍般層出不窮，已進入百花齊放、百家爭鳴的態(tài)勢，新能源充電樁行業(yè)真正進入了超充時代。  

    一 大功率超充市場前景

    隨著電動汽車市場的快速增長，補能焦慮制約電動化進程，對大功率超充設備的需求也將隨之增加。此外，技術進步也帶來了大功率超充設備的性能和效率不斷提升吸引了更多的消費者。

    01 從市場競爭格局來看：

    （1）市場參與者，主要包括傳統(tǒng)汽車制造商、新興電動汽車企業(yè)以及充電設備供應商等；

    （2）市場份額，即為了研究各市場參與者在大功率超充設備市場的份額，了解市場集中度和競爭程度；

    （3）競爭策略，分析各市場參與者的競爭策略，包括技術創(chuàng)新、價格戰(zhàn)、服務提升等，以了解市場發(fā)展趨勢。

    02 從政策支持來看：

    （1）政策文件，國家出臺了一系列政策文件，鼓勵和支持大功率超充設備的研發(fā)、制造，以及運營商投站和運營；

    （2）財政補貼，國家對大功率超充設備的研發(fā)給予財政補貼，降低企業(yè)的研發(fā)和制造成本；

    （3）稅收優(yōu)惠，國家對大功率超充設備的運營企業(yè)給予了稅收優(yōu)惠政策，降低企業(yè)運營成本。

    03 從行業(yè)法規(guī)來看：

    （1）法規(guī)監(jiān)管，一系列法規(guī)對行業(yè)的生產(chǎn)、銷售和使用進行監(jiān)管，確保產(chǎn)品的質(zhì)量和安全；

    （2）行業(yè)標準，規(guī)范了大功率超充設備的生產(chǎn)、銷售和使用，提高了行業(yè)整體水平。

    二 市場運營投資與回報

    01 在設備布局規(guī)劃方面，投建站點首先需要進行市場調(diào)研、選址分析和設備配置，其中選址至關重要，目前純電動車的充電需求分為兩類：目的地充電（家庭充電）和過程充電（A到B點充電），后者對電流功率的要求較高。在充電服務的定價策略方面，包括成本定價法、市場定價法和用戶定價法。

    02 在運營商方面，除價格因素外，設備的維護與升級也是關鍵。定期檢查和維護、市場導向升級和更新、設備監(jiān)控和預警、遠程OTA服務等都是必要措施。

    03 在設備投資成本分析方面，主要涉及制造成本、人才和人工成本、研發(fā)費用、運營和維護成本、電費及人員管理等費用，這些成本都需要合理控制，否則回報周期會過長。

    04 在運營收益預測方面，投資回報周期的預測基于設備售價、運營成本等綜合因素，涵蓋設備投資、運營成本和收益預測。投資回報評估集中在三個方面：投資成本、運營成本和收益預測。

    三 大功率超充技術分享

    從技術層面分析來看，充電堆主要由充電模塊、監(jiān)控模塊、能量調(diào)度模塊和通信模塊組成，各模塊相互配合，共同完成智能充電任務。充電堆通過監(jiān)控模塊實時監(jiān)測電池的電壓、電流和溫度，并根據(jù)參數(shù)調(diào)整充電模塊的輸出，確保電池安全充電。通信模塊連接云端服務器，實現(xiàn)遠程監(jiān)控和管理，提升充電堆的智能化和數(shù)字化水平。在場景應用方面，充電堆主要應用于在高速公路、港口、機場等人流密集區(qū)域，以及商業(yè)地帶等車流量大、周轉(zhuǎn)性比較快的場景中應用廣泛，能滿足高效快速充電的需求，如5分鐘內(nèi)充電可行駛200公里。

    充電堆有五種實現(xiàn)方式：

    全矩陣

    每個模塊與每把槍通過繼電器，實現(xiàn)模塊輸出的路徑控制。全矩陣分為N進1出PDU和1進N出PDU，特點是按單個模塊分配，無能量孤島，支持液冷槍，便于模塊化設計。缺點是繼電器數(shù)量多，成本偏高，但規(guī)模化生產(chǎn)可降低成本。

    無極性矩陣

    模塊按組分配，組數(shù)與槍數(shù)1：1。優(yōu)點是繼電器數(shù)量少，實現(xiàn)安全柔性充電，無能量孤島，支持液冷槍。缺點是模塊按組分配，組數(shù)與槍數(shù)1：1，不利于模塊的設計拓展。

    環(huán)形

    模塊輸出通過繼電器串聯(lián)形成環(huán)狀結(jié)構。

    環(huán)橋

    在環(huán)形基礎上加橋接繼電器，增加多條分配路徑。優(yōu)點是繼電器總量少，按單個模塊投切，擴容靈活。缺點是能量路徑長，繼電器容量要求高，容易形成能量孤島，支持液冷槍有難度。

    雙矩陣

    由兩個全矩陣組成，槍端增加橋接繼電器。優(yōu)點是繼電器數(shù)量少，缺點是靈活性略有犧牲，在一個槍充電時，另一個槍無法借用能量。

    四 大功率超充制造應用

    做好充電堆必須滿足銅排、1代PDU、2代PDU三種實現(xiàn)方案，同時滿足易組裝、易調(diào)試、易維護、快維修這些特點，實現(xiàn)方案具體如下：

    （1）銅排：組裝工藝復雜，線路和調(diào)試均較為復雜。

    （2）第一代PDU：采用模塊化和插接端子設計，組裝、調(diào)試和維護簡單，實現(xiàn)快速維護。

    （3）第二代PDU：采用模組化和銅排連接設計，同樣具有簡單組裝、調(diào)試和維護的特點，實現(xiàn)快速維護。

    01 第一代PDU的特點包括：

    1.高壓直流繼電器進行能量路徑切換；

    2.模塊化設計，便于組裝和維護；

    3.配備可視化面板，便于排查；

    4.快速插拔端子縮短維修時間；

    5.提供多種型號，如1進4出、1進6出、1進8出、4進2出等；

    6.支持20KW、30KW、40KW模塊。

    02 第二代PDU的特點包括：

    1.采用磁保持大電流繼電器進行能量路徑切換；

    2.PCB板載設計簡化生產(chǎn)工藝，減輕重量，提高空間利用率；

    3.多重安全檢測冗余，確保充電可靠；

    4.模組化設計，現(xiàn)場更換快速；

    5.控制線路線束化，縮短生產(chǎn)維修時間。

    03 第二代PDU展示的超充方案有以下優(yōu)勢：

    1.支持單系統(tǒng)32個模塊的功率分配和16把槍接入；

    2.采用磁保持大電流繼電器進行能量路徑切換，成本更低；

    3.功率分配最小顆粒度為一個模塊；

    4.集成化PDU和模組化設計，便于安裝和維護；

    5.控制線路線束化，縮短生產(chǎn)維修時間；

    6.每個模塊輸出具有獨立電壓采樣，確保功率分配安全；

    7.支持液冷槍、液冷模塊和獨立風道模塊（靜音模塊）；

    全柔性分配，提供最小功率保障，遵循先請求先分配，超充優(yōu)先的原則。

    五 大功率超充技術創(chuàng)新方向及影響

    在當前的科技浪潮中，創(chuàng)新的挑戰(zhàn)與機遇并存，特別是在充電堆領域，技術挑戰(zhàn)、市場機遇和政策支持共同推動著其向前發(fā)展。充電堆的未來發(fā)展將聚焦于三個主要方向：

    1.無線充電技術，這一技術將極大地提升充電堆的便捷性，減少線纜的束縛，同時提高充電效率，為用戶提供更加流暢、自由的充電體驗；

    2.智能充電技術，通過引入智能充電技術，充電堆將具備更高的智能化水平，能夠根據(jù)電動汽車的實時需求自動調(diào)整充電參數(shù)，進一步提升充電效率；

    3.快速充電和液冷超充技術，這一技術在市場上已得到廣泛應用，其高效充電速度和安全的充電環(huán)境深受用戶喜愛。

    技術創(chuàng)新在充電堆中的持續(xù)應用，不僅推動了充電樁的未來發(fā)展，也帶來了充電效率的大幅提升。特別是液冷技術的應用，無疑進一步增強了充電堆的安全性。在新能源領域，充電堆技術不僅服務于新能源汽車，還可以擴展到光儲充、大功率直流母線配套等多個領域，展現(xiàn)出廣泛的應用前景。同時，充電堆技術的創(chuàng)新也對充電設備產(chǎn)生了深遠影響。它提升了充電設備的性能，如充電速度和充電效率，為用戶帶來了更好的充電體驗。此外，技術創(chuàng)新還降低了充電設備的成本，推動了市場的擴大，吸引了更多企業(yè)和投資者進入充電行業(yè)，促進了整個行業(yè)的蓬勃發(fā)展。對于電動汽車行業(yè)而言，充電堆技術的創(chuàng)新同樣具有重要意義。

    肖龍龍表示，充電速度的提升和充電設施的普及，不僅縮短了用戶的充電時間，提高了用戶體驗，也徹底解決了補能焦慮問題。同時，隨著續(xù)航里程的增加和充電設施的普及，電動汽車的推廣和普及也將進一步加速。