通合电子 李博:专注充电模块 引领千伏超充

发布日期:2021-07-08

核心提示:通合电子 李博:专注充电模块 引领千伏超充
   现场图1

7月7日,2021第七届中国国际电动汽车充换电产业大会(简称金砖充电论坛))在上海汽车会展中心顺利召开。本届金砖充电会议为期两天,主题为“聚力高质量 赋能新发展”,采用“会议论坛+展览展示+体验营销三位一体的创新模式,多项重点活动同期同地举办,充分协同联动,品牌效应和影响力大幅提升。
 
李博出席论坛并发表主题演讲——《专注充电模块 引领千伏超充》。


李博


以下为演讲实录:


各位来宾,各位朋友,大家好。非常感谢主办方给这个分享的机会,我是来自河北石家庄通合电子股份有限公司的李博,我的主题是《专注充电模块,引领千伏超充》。
 
    我分享四个题目:
    1.新能源建设发展现状;
    2.充电技术发展趋势;
    3.如何实现大功率充电;
    4.通合电子的简介。
 
    1、新能源建设发展现状
 
    前面从昨天到今天很多嘉宾已经介绍了行业的发展,包括整个行业发展历程,我也简单再赘述一下,相当于2006-2014年我国开始发展新能源纯电动汽车,在国外80、90年代的时候,已经开始发展了,发展的比我们靠前。国内从2008年做奥运会第一个示范工程的时候,我们2007年开始做纯电动相关的技术储备,2018我国在奥运会建设了第一个集中式充电站,可满足50辆纯电动车大巴车的充电需求,从2007、2008年开始,我国拉开了新能源汽车发展的序目。
    2014-2019年,我国政策是第13个五年规划,国家出台了非常多的相关政策,鼓励新能源纯电动汽车的发展。这段时间充电桩保有量达到了保障,2015年新能源汽车约58万辆,车桩比仅为10:1,而截至2019年底,新能源汽车保有量381万辆,车桩比达到3.13:1。这个过程是一个非常无序的发展期,而且过程中暴露了很多问题,比如说90%僵尸桩就是在这个时期产生的,在国家政策非常给力的情况下也出现了骗补行为。纯电动行业的设备质量差、故障率高、可靠性低,发生了很多的问题,运营商在这个阶段没有过多考虑长期盈利的点,更多是考虑补贴的一些行为。所以说,2014年和2019年作为一个扩张期也暴露了非常多问题。
    时间来到2019和2025年,过程中2020-2025年又是第14个五年规划,这个过程中我们认为处于发展期。2019年国家电网牵头推出了六统一的充电桩设计,整个行业进行了标准的引领。往内往外现在大家都有意愿进行行业统一,解决行业痛点,让行业从无序变为有序。
    过程中解决了很多问题,比如说充电不方便,有些设备的质量差,平台方的大力发展。过程中,充电桩企业,包括平台商、运营商都经历了行业的洗礼,在扩张期有很多新企业发生和发现,但是过程中我们进行了梳理。
    2020年充电桩又被纳入了国家新基建的发展,我们相信在2025年以后,整个行业会进入一个非常好的成熟期。
    这是车桩比的分析。公开数据显示,2021年5月底,国内新能源汽车保有量为587万辆,国内公共充电桩和私人充电桩总计保有量为187万台,车桩比在3.1:1左右。
     从2017年一直到现在,国家目标一直是车桩比达到1:1,现实发展到现在一直保持在3:1,所以整个行业需要发展,包括充电桩的建设数量还有非常大的市场容量。过程中,国家又发布了两个政策。第一个是《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》,第二个是《节能与新能源汽车技术路线图2.0》。
 
    2、充电技术发展趋势
 
    这部分主要介绍大功率直流充电,因为在一些国家政策,包括我们在几次论坛分析/讨论中,直流快充和慢充、无线充电、换电,我们都会与适合于某些充电方式的应用场景,我们这块先只讨论大功率的快充。
    在这个市场随着电动汽车补贴的退坡,发展电动汽车还是要首先解决消费者的续航和补电速度问题。这也是行业的瓶颈问题。
     对标燃油车的平均600kM续航,电动汽车想达到此续航需要100kWh左右的电池容量,目前已有部分中高端车型达到了此容量。比如说奥迪的车型、保时捷、通用的一些都推出了相应车型。
    左下角有一个续航600公里左右车型,容量一般保持在100KWh充电速度的分析,充电速率从20%充到90%,当用充电桩60KW充电的时候大概需要70分钟,我们一直上升充电功率到200KW、到300KW、到400KW的时候,有一个非常明显充电时长的缩减,当我们到达400KW的时候,可以做到10分钟,10分钟是我们行业所有应用的老百姓想接受或者期望能达到的时长。当充电桩到达500KW的时候,可以保持在10分钟以内,8.4,这个过程和燃油车不会有太大的体验感上的差距。
    国内外众多车企推出了800V电气平台车型,包括奥迪、保时捷、通用。国际上,英、法、意、西班牙、日本等国家相继规定禁售传统燃
油车日程。此外,众多车企均提出停产燃油车时间。
    这是直流快充各种标准的对比。
    这是截取了一些充电桩充电枪线的枪头。
    目前国际上充电标准各异,受大电流散热因素制约,华为的彭总也介绍了,高电压和高电流的选择,高电流实现大功率充电的时候,持续时间非常短,所以说这块在选择的时候我们国内普遍选择的是高电压方案。2020年中国电力企业联合会牵头和CHAdeMO协会(日本电动汽车快速充电器协会)发布了快充标准的ChaoJi充电,采用液冷方案,最高设计电流600A。
    2020年《电动汽车 ChaoJi 传导充电技术白皮书》提出了大功率充电的系统标准。充电桩现在很多有标可依,我们标准建立的比较完善,这块比换电做的靠前一些。
     随着新能源汽车的发展,电压平台不断提升,已经从500V、750V,750V还是行业主流,然后又到了1000V,1000V除了行业趋势,近期国家电网第一次招标集采的时候,已经将充电桩电压提高到1000V。预计近两年将更新迭代,充电功率来到300kW平台,充电时间缩短至10-15分钟。我们认为1000V是起步而不是终点。
 
    3、如何实现大功率充电
 
    这些我们需要做哪些工作?首先是车端,这是列举了保时捷Taycan,保时捷车型已经推出了,并且实现了大功率充电的场景。
    左边是高压的框架,以这个车型为例,,电池电压等级的上升需要DCDC、OBC等多种部件一同升级。这块难度比较大,但是车企的信息和决心已经把相应的车型推出,这块给了充电桩行业企业更多信心,确定了这块趋势。
    涉及到车端,不能不谈的就是电池方面,锂电池的充电速度一般会取决于它的拖欠和迁移的速度。所以说体现到电芯的一些技术发展,涉及到电池,实际上电池的发展就是纯电动汽车发展的关键,而且是现在处于的一个瓶颈时期。
    电池最近大家看到网上有些企业推出了石墨烯的题材,现在充电速度可以达到4C到5C,如果从SOC从20%充到80%或者90%的话,已经可以处于10分钟以内。所以说从电池的技术发展,已经可以完成了大功率充电的一些要求。
    这是充电桩端,充电桩需要做哪些工作?实际上在充电桩的发展,一直是领先于车端和电池端的发展。充电桩在很多年前,大概两年前就有一些企业推出了1000V输出的电压等级。涉及到充电桩一些满足大功率充电要做哪些器件提升?首先第一个是充电模块;
    2.充电枪;
    3.电能表;
    4.高压直流接触器;
    5.电压采样。
    充电桩非常关键的器件,功率变换部分我们谈到充电桩的模块。充电桩的模块首先从左边看电压等级,我们为了满足大功率充电,需要从之前500V上升到现在主流的750V,再上升到现在当下到达的1000V的变化。
    第二部分功率等级的变化,单模块由之前的10KW做到15KW,再做到20KW,为了解决行业痛点,只是高压部分做了提升。我们解决了行业痛点,比如说充电桩体积的问题、散热的问题,基于20KW和30KW或者之前的15KW,技术平台的优化,我们提高的是可靠性和安全的问题,更多我们会优化一些成本,涉及到运营商投资的问题。
 
    4、通合科技简介
 
   石家庄通合电子科技股份有限公司(以下简称“通合科技”)成立于1998年。我们是专业做电源的,做充电桩的模块是三个主要方向其中之一。在2015年12月31日,公司在深交所成功上市,股票代码300491。
    这是我们公司建设的测试中心,大概投了1个多亿。通合科技建有业界一流的试验中心,并通过中国合格评定国家认可委员会(CNAS)认证,通过国防科技工业实验室认可委员会(DiLAC)认证。可进行湿热、烟雾、高低温交变、振动、EMC等多种试验,保证产品的可靠性。我们的产品都是经过大量的测试才进行出厂。
    除了我们给自己的产品做一些测试,我们这个实验室还可以对外接一些测试工作,出一些报告。
    这是自己的生产制造,我们的充电模块都是自有的生产、研发和测试。这块在生产上通过了ISO9001国际质量体系认证,包括GJB9001B军工产品质量体系认证,包括做一些类似车载车企的要求,过了IATF16949汽车质量质量管理体系认证及双软认证。拥有自动化生产线,实现前段生产全自动化,总装、检验半自动化,车间管理标准化、集中化、可视化、网格化。产线的工艺、工装夹具均由公司工艺技术部门设计、开发,保证产品质量。我们保证产品质量这块做的工作还是比较多的。
    这是产品的演进,简单给大家介绍一下。
    千伏是起点,我认为是现在当下的起点,未来有可能还要到1500V。但是这个从1-7代,这是我们产品的迭代。刚才介绍了我们国家在2008年奥运会契机之下开始发展纯电动行业,2007年我们介入了整个行业,参与了充电桩模块的开发。实际上充电桩模块和换电站在2007年的时候相同的,一直演进第二代、第三代,在第四代的时候,我们全面推出了数字化的10KW,第五代推出20KW,实际上第五代的时候可以做出1000V的输出电压模块,当时的车端和电池端没有进行相应的升级。我们在在第7代,就是现在主要推出的一些产品,主要涉及20KW和30KW两款产品。20KW产品主要符合国家三统一、六统一的产品。
    这是两款模块简单的介绍。
    第一部分,两款模块最高电压都可以输出到1000V,输出范围从200V到1000V,恒功率范围非常宽,可以做到250-1000V,在业内还是非常宽的,可以适应非常多的应用场景,包括重卡、乘用车、物流车,甚至低压的车型。效率是比较高的,这个取决于我们后级采用的是LLC技术,在三分之一负载的时候我们可以达到95%的效率,最高可以达到97%。这点对于我们运营商的朋友,应该是帮助非常大。
    高可靠,我们拥有非常好的检测设备。我们在产品上做到了多点温控的保护,包括机喷、三防、点胶,而且我们全系产品可以选配灌胶方案。
    右边是产品的特性,在适应高温的情况下,在75度高温情况下,我们所有的产品,比如说20KW、30KW最低可以输出一半,所以并不会直接关机,30KW最低可以输出15KW。未来要推出的40KW可以输出到20KW以上,在尺寸方面还有一些需要着重介绍的。国网标准的20KW模块在体积不变的情况下可以直接替换,包括接插件也是一样的,可以从750V替换到1000V。
    三风机的30KW和40KW是一样的。
    这部分展示了我们模块的测试。
    图1:模拟道路运输振动试验。
    图2:射频磁场辐射抗扰度试验。
    图3:噪声验证试验。
    图4:保护无钥匙进入辐射骚扰试验。
    这部分是我们公司生产车间的介绍,包括生产、库存、存放等都是我们自己做的。
    这是我们老化的车间,老化能力还是比较强的。
    这是我们公司的一些剪影,前两个是我们公司的一些办公大楼照片,第三个是我们在深圳设立了一个办公中心,在宝安区位置。
    这部分有两个二维码,一个是我们公司的公众号,一个是我们公司的VR,大家可以看一下。谢谢!
 
(注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅,仅作为参考资料,请勿转载!)

 
 
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