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技術(shù)討論|CharIN的兆瓦充電系統(tǒng)更新

2022/10/11
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CharIN 在前面幾個(gè)月正式推出了用于重型車輛的兆瓦充電系統(tǒng)(MCS)直流快速充電連接器,并且給出了一些參考。和中國的換電方式平行在走的,就是MW級充電接口進(jìn)入到加速落地的進(jìn)程中了,歐洲和美國都在堅(jiān)持走快速充電路線。

從歐美的觀點(diǎn)來看:

重型車輛根據(jù)不同的梯度來配置不同的里程

圍繞配電和儲(chǔ)能網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建快充系統(tǒng)

重卡和乘用車采用相似的可支持的結(jié)構(gòu)發(fā)展

核心問題,還是要在不同國家去統(tǒng)一一個(gè)體系是很難得,而且也沒辦法局部去做嘗試,所以只能統(tǒng)一基礎(chǔ)設(shè)施和充電接口,讓重型車輛具備一定的多樣性。

從中國的觀點(diǎn)來看:

設(shè)計(jì)專有的系統(tǒng)

需要完整的基礎(chǔ)設(shè)施做支持,靈活部署

標(biāo)準(zhǔn)化過程是非常關(guān)鍵的,涉及整個(gè)換電底座和電池,需要有很強(qiáng)的協(xié)同效應(yīng)

只要誰先跑通了,就能成為事實(shí)性標(biāo)準(zhǔn),所以從換電重卡開始跑,到現(xiàn)在重點(diǎn)是在不同的應(yīng)用范圍,和不同的場景下去完善。有點(diǎn)像試驗(yàn)區(qū)的考慮方式。

▲圖1.兩種技術(shù)路線的差異

 

Part 1、MCS的部署

在看MCS的技術(shù)路線之前,首先看一下,一輛裝滿電池的重型卡車可以成為一個(gè)小型發(fā)電廠一樣的存在,所以供給4個(gè)重卡充電的,需要配置典型的3.75MVA的容量。

▲圖2.整體充電設(shè)施的布局

從物理布局上,由于重型車輛比較長,電池的更換會(huì)考慮電池布置的物理距離問題,從充電來看,把變壓器功率器件然后把整個(gè)系統(tǒng)分離,從物理距離和布局考慮,這事情相對來說更加符合常理。

如果從重卡換電的設(shè)計(jì)來考慮,就涉及到電池組之間需要靠近,物理空間多個(gè)電池會(huì)靠近。

▲圖3.整體充電設(shè)施的物理布局

 

Part 2、MCS連接器的設(shè)計(jì)

CharIN給出的MCS連接器的具體要求:

單導(dǎo)電插頭

最大電壓1.250V

最大電流3000A

PLC + ISO/IEC 15118

觸摸安全(UL2251)

充電連接器手柄上的軟件解釋覆蓋開關(guān)

遵守OSHA和ADA(及當(dāng)?shù)赝葮?biāo)準(zhǔn))標(biāo)準(zhǔn)

FCC A類EMI(和當(dāng)?shù)氐刃В?/span>

位于車輛左側(cè),大致與臀部高度

能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化(支持充電機(jī)器人

UL(NRTL)認(rèn)證

網(wǎng)絡(luò)安全

V2X(雙向)

MCS的設(shè)計(jì)最大電流為3,000A(3kA),最高可達(dá)1,250V(1.25 kV),整體的設(shè)計(jì)規(guī)格最高的定義為3,750kW(3.75MW)峰值功率。這和CCS Combo(Type1和Type2)連接器的 350-500kW 高出接近10倍。

▲圖4.MCS和Combo1和Combo2 的設(shè)計(jì)規(guī)格差異

 

目前MCS連接器的工作原型已=在Alpitronic充電系統(tǒng)和Scania電動(dòng)卡車上進(jìn)行了演示,能夠接收超過1MW的功率(在充電樁電動(dòng)汽車內(nèi)部雙向液冷的加持下,可以達(dá)到3MW+)。根據(jù)CharIN的網(wǎng)站:

▲圖5.MCS 充電插座

 

在設(shè)計(jì)中,MCS從一開始就是考慮“基于全球統(tǒng)一的要求和制定全球標(biāo)準(zhǔn)要求的技術(shù)規(guī)范”,這意味著整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)是希望MCS用在全球范圍內(nèi)用于卡車、公共汽車(6級、7級和8輛一般商用車輛和超過1兆瓦的充電率)和潛在的其他行業(yè),包括海洋、航空航天、采礦或農(nóng)業(yè)。

▲圖6.MCS充電接口

我的理解這可能演變成為一種200kWh以上電池的一種共通的充電方案,最終的 MCS 標(biāo)準(zhǔn)預(yù)計(jì)在 2024 年發(fā)布,這個(gè)方案和特斯拉兩個(gè)方案可能會(huì)繼續(xù)競爭。

小結(jié):我們關(guān)注這個(gè)領(lǐng)域,主要看全球在這個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展,當(dāng)然由于每臺(tái)重型卡車和其他車輛對電池需求量比較大,LFP這種電池是比較好的選擇。我估計(jì)下一步對于本國的電池需求拉動(dòng)挺大的。

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筆者 朱玉龍,一名汽車行業(yè)的工程師,2008年入行,做的是讓人看不透的新能源汽車行業(yè)。我學(xué)的是測試和電路,從汽車電子硬件開始起步,現(xiàn)在在做子系統(tǒng)和產(chǎn)品方面的工作。汽車產(chǎn)業(yè)雖然已經(jīng)被人視為夕陽產(chǎn)業(yè),不過我相信未來衣食住行中的行,汽車仍是實(shí)現(xiàn)個(gè)人自由的不二工具,愿在汽車電子電氣的工程方面耕耘和努力,更愿與同行和感興趣的朋友分享見解。