华盛新能源万江山:新能源汽车浪潮下的充电桩产业及创新方案

日期:2021-10-11     来源:半导体产业网    
核心提示:随着电动车的不断放量,充电桩作为配套设施必须跟上。伴随着新能源车保有量的增长,充电桩的保有量也将增长,二者相关性系数0.9976,体现出很强的相关性。不管从现实需求,还是政策支持,充电桩都迎来了光明的前景。
随我国新能源车快速发展,充电桩需求亦水涨船高,随着2020年充电桩纳入新基建,窗口期缩短,充电桩行业发展速度加快。
 
近日,由半导体产业网、第三代半导体产业(公号)、博闻创意会展(深圳)有限公司共同主办的“2021第三代半导体技术及充电产业合作论坛”在“ELEXCON深圳国际电子展暨嵌入式系统展”同期举行。论坛特别邀请第三代半导体相关专家、快充产业链相关专家及企业代表,探讨第三代半导体技术及充电产业机遇与挑战。
万江山
论坛主题报告环节,华盛新能源科技(深圳)有限公司市场总监万江山带来了“新能源汽车浪潮下的充电桩产业及创新方案”的主题分享。充电桩是新能源汽车行业发展的基石,随着电动车的不断放量,充电桩作为配套设施必须跟上。伴随着新能源车保有量的增长,充电桩的保有量也将增长,二者相关性系数0.9976,体现出很强的相关性。不管从现实需求,还是政策支持,充电桩都迎来了光明的前景。
 
2021年9月10日,中国电动汽车充电基础设施促进联盟发布8月充电桩运营数据。数据显示,2021年8月比2021年7月公共充电桩增加3.44万台,8月同比增长66.4%。从数据上看,全国充电桩数据正在快速增长。整体来看,今年8月新能源汽车渗透率已提升至17.8%,新能源乘用车渗透率更是接近20%。中汽协预计,按照目前的态势发展,我国有望提前实现2025年新能源汽车20%市场份额的目标。
 
我国乃至全球新能源汽车市场前景乐观,发展潜力巨大。随着新能源汽车的迅猛增长,与不断增加的新能源汽车的保有量相比,充电桩建设仍显不足,未来充电桩基础设施建设的发展必将进入加速增长期。充电桩应用于公交巴士充电站、社会充电站、公园景区充电站、商业写字楼充电站、居民住宅地下停车场等。
 
新能源汽车尤其是注重用户体验的B级以上纯电动车型电池搭载量越来越高,充电基础设施不完善,充电速度慢的问题已经成了业内迫切需要解决的问题。解决这一问题,业内主流的技术方案是大功率直流快充。报告指出,提高充电速度是目前解决的途径之一,充电速度的提升可以简单的理解为充电功率的提升,也就是 P=UI 中的 P 。所以想要提升充电功率,保持电压或电流其中一项不变,提高电压或电流即可提高充电功率。
 
当下车端、桩端都实现了规模化,可利用的直流快充模式一般功率在60~120KW,而要进一步缩短充电时间,未来有两个发展方向:一是大电流直流快充;二是高电压直流快充,通过加大电流或提升电压,进一步提高充电功率,达到250~350KW。
 
大电流方案发展受限,高电压平台方案成为主流。更为主流且被多数车企采用的方案是高电压平台下实现大功率充电。2019年保时捷的Taycan 全球首次推出800V高电压电气架构,搭载800V直流快充系统并支持350kw大功率快充,开启了各大车企对800V高压平台的研究与布局。采用高电压实现大功率直流快充,从现有的400V平台到800~1000V高压平台,车端与桩端都需要进行产品部件的优化设计与重新适配。在车端,电动汽车的电池包、电驱动、PTC、空调压缩机、车载充电机等需要重新选型。目前,SiC等能够承受更高电压的器件及其他部件已不断被开发,通过技术快速迭代。
 
充电桩主流企业在新建和现有充电桩改建中也纷纷开始考虑高压兼容方案的布局,积极响应高压快充趋势。在充电桩内部,充电模块是提升充电桩满足800~1000V高压车型充电的关键。这一方面,国内充电模块主流企业,华为、永联、英飞源、麦格米特等公司已经量产了充电范围宽至1000V的直流快充模块,解决了充电行业运营成本高、设备生命周期短的痛点。同时,现在的国标充电桩的充电枪以及电缆直径(80mm²)不需要改变,减少不必要的浪费。

 
同时,目前碳化硅已经在充电模块中开始应用。20kW全碳化硅充电模块的前级AC/DC采用三相PWM整流电路,1200V/40mΩ器件并联,开关频率35kHz,后级DC/DC采用两电平交错并联LLC电路,开关频率120kHz~300kHz,峰值效率97.3%,满载效率96.7%。并且,充电桩低噪音已成趋势。传统直流充电桩在使用时,会产生很大的噪声,对周围环境造成了噪声污染,如果能够对噪音源进行消音处理,能够提高环境品质,消除噪声污染。他表示,可以通过热仿真和流体仿真优化风道设计,通过风机变频控制及优化控制算法,通过使用降噪材料和吸音材料和通过定向降噪方法来实现充电桩低噪音。
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