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    李慧斌:PHEV/BEV充电技术探讨

    2017-07-11 14:47:04 来源:本站原创字号:  

      各位领导、各位专家,大家下午好,非常高兴有机会介绍PHEV和BEV技术的探讨。前面讲的都是电源、电池和整车的控制,充电技术是大家不太重视的部件,但是是一个非常关键的零部件。今天我的报告会分三个部分,首先会讲一下背景,各种不同的充电模式,然后会讲全球不同的标准。第二部分会讲到PHEV和BEV一些细节上的挑战,主要是端子的技术、EVSE控制技术,还有安全防护测试及验证以及小型化。最后我会花点时间讲一下充电技术的趋势,从漏电的检测传感器到Combo充电模式,最后介绍一下无线充电。
    我们在全球46个国家有126个生产基地,2016年销售额是达到了167亿美金,作为一家技术型的企业,我们用接近10%的销售投到研发和工程上,我们公司的布局非常简单,就是客户在哪里我们在哪里。

      一个是PHEV的充电技术,最简单的家庭充电,一端连在家用的电源插座上,另外一端是接在整车的充电插座上,中间有一个方形的盒子,这是一个充电的控制器。它所有的安全防护以及漏电检测都由控制器解决。中间的是模式3,这个充电桩是一个交流的方式。最右端的是模式4。模式2是由人来操作,模式3是充电桩,基本上可以做到没有漏电,最多可以到63安培。第4种方式是直流的,这个在市面上还比较少。

      在北美地区用的是SAE J1772的标准,我们叫它Type I,在欧洲是IEC62196,也叫TypeII,在中国是GB/T,在2015年年底刚刚公布了第二版,从2016年7月1号开始,所有上市者必须要满足2015年年底公布的新的国标。充电接口看起来差不多,但是它还是有比较大区别的,北美地区、欧洲地区和中国在一些方面是不一样的。右边是直流的充电标准,国标和其它两个标准有比较大的区别,国标仍然是把直流和交流完全分开,也就是说现在有一些整车厂在寻求既有直流充电插座也有交流,而在欧洲和美国的做法,就是在一个接口上用直流和交流共用一个口,这种方式一个是体积比较小,再一个它可以共用一些零部件,成本比较低。咱们的国标委员会仍然在讨论当中是否把它进行罗列,希望在第三版能够会像其它两个地区一样。

      下面讨论一下很细的计算挑战。像低电压一样,高电压连接器核心是端子,在高压充电这一块,除了通常我们讲端子的接触力量、接触点以及位置和布局等等,还有一个插拔次数,明确要求你的这个充电插座必须要满足1万次的插座需求,也就是说每个产品至少需要保证1万次插拔。在图中这里有一个案例,当我们设计一个充电插座的时候,我们有6种不同的方案,采用不同的材料、不同的端子结构和不同的接触点,还有它的布局,通过仿真模拟的方式,最后我们选出来第二种,这是最优的。我们可以满足高电流的要求,以及插拔次数的要求。

      前面我们提到模式2充电一个很重要的控制技术,我们比较一下北美的IEC的标准,北美标准国标是很接近的,IEC是跟其他两个标准有比较大的区别,它最关键的区别在于漏电检测,SAE国标规定的漏电检测我们叫Type A,我们要求控制器只需要检测交流的漏电,或者是直流的脉冲漏电,而IEC欧洲的标准要求在Type A的标准,也能检测到直流的漏电。
    之所以有法规的要求也就有不同的测试和认证,现在国家强制要求有CQC认证,当一个总机厂配送产品,你的这个整车以及充电设备必须通过CQC的认证,如果不认证可以上市卖车,但是得不到国家的检验。CQC认证就是由国家指定的测试机构针对这7个国家标准逐项做测试认证,大家看这两个红色的GB/T 18487和20234。我们的经验是如果你的产品经过了CQC的认证,你就比较容易通过CE的认证,因为它们两个在防护检测方面很接近,所以在一些参数上值大小不一样,但是美国的SAE标准认证完全不一样,你的产品通过了CQC和CE的认证,不见得一定能够通过EV认证,另外两个更强调对整车的防护和保护,UL认证除了对整车还要对操作的人进行认证,原材料本身也需要进行一些特殊的认证。
    另外一个挑战是小型化,前面我们提到了充电枪的控制器,大家更多认为它是一个消费品,正因为是消费品,所以消费者认为它应该长得漂亮,应该像手机一样越来越小,另一方面我们又希望它充电快,零部件公司在做这个充电箱的时候,我们希望能够把这个电流加大,发出的热量也大,所以一方面我们要把它做得越来越小,另一方面它的发热就更多了,所以说我们怎么通过技术手段把它做得越来越小。除了充电的控制器以外,整个的充电枪也越来越小。

      我们通过这几年的研究看到的一些趋势,前面我们讲了欧洲的标准和北美、中国的标准在漏电检测的方式上是不一样的,它要求除了交流之外,还有能够检测到直流的漏电,所以IEC在欧洲强制要求从明年1月1号开始,所有新的PHEV和EV必须在模式2充电必须要用Type-B传感器。除了这一点,我想给大家补充一下,国标委员会在前面两年的讨论,2015年我们在讨论国标的时候,也在想中国是不是也要用这种传感器,也需要来检测到直流的漏电。当时我们面临的问题是,在那个时候中国市场上找不到有这种传感器。最后达成的一致是,至少要用Type-A检测到交流的漏电,像北美SAE,它那个标准是不是会提升,但是据我们接触的像福特,它们实际上要考虑全球用一个标准零部件会方便一些。

      另外我们简单提到过接口的趋势,大家看到已经量产的车应该都是只有交流电,它的接口是一样的,你可以在家里充电,也可以在充电桩充电,只是交流。

      我们前面讲的充电都是讲有线充电,有一个充电的插头,现在也有很多零部件厂商在投资研发无线充电。像手机上的无线充电也是很广泛的,甚至手机的无线充电我们也在研发并且已经量产。

      希望不久的将来,无线充电的设施能够量产,谢谢大家。

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