今天下午主要帶來的是國(guó)內(nèi)外兆瓦級(jí)重型交通的標(biāo)準(zhǔn)化和技術(shù)發(fā)展的情況。
大概分三個(gè)部分：
1、背景概況
2、國(guó)外技術(shù)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀
3、國(guó)內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀
首先，大家知道前些年電動(dòng)汽車的發(fā)展，不管是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，大量的力量都集中在商用車再到乘用車的環(huán)節(jié)。前兩年開始，重型交通在各個(gè)國(guó)家都提到議事日程上來。這些車的絕對(duì)數(shù)量比較少，但是充電量、能耗非常大。在很多國(guó)家，像美國(guó)、歐盟，包括中國(guó)也有非常大的分量，所以重型交通的電動(dòng)化在各個(gè)國(guó)家提到議事日程上來，而且這兩年的發(fā)展速度也比較快。
各個(gè)國(guó)家為了這個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也出臺(tái)了很多政策，有些國(guó)家也非常激進(jìn)，2023年、2040年前，希望把重型交通的車輛逐步向電動(dòng)化走。另外一條技術(shù)是氫，現(xiàn)在來看，電動(dòng)的發(fā)展速度要高于氫的發(fā)展速度。
中國(guó)也是差不多的情況，網(wǎng)上都可以找到數(shù)據(jù)，這兩年在很多地方以礦卡，包括重型交通的車輛，都在逐步做電動(dòng)化的替代。帶來的問題是怎么給這些大家伙解決能量交換的問題。
現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外有兩條主要的技術(shù)路線，一個(gè)是充電，一個(gè)是換電。中國(guó)目前為止還是以換電更多一些，但是國(guó)外基本上已經(jīng)放棄了換電這條線路，已經(jīng)完全走在了充電的路上來。
圖中顯示了重型交通的特點(diǎn)，這些數(shù)據(jù)是歐盟的數(shù)據(jù)，交通法規(guī)相對(duì)來講比較完善，中國(guó)現(xiàn)在也跟上去了，比較完善，它對(duì)司機(jī)車輛的駕駛和行駛時(shí)間的要求都很高。一般來說，一個(gè)運(yùn)行周期中間有一個(gè)強(qiáng)制休息時(shí)間，這個(gè)時(shí)間可以作為能量補(bǔ)充的時(shí)間。這是歐美國(guó)家設(shè)計(jì)兆瓦級(jí)充電（MCS）的基本模型。
現(xiàn)在國(guó)外主要有兩個(gè)聯(lián)盟在做這方面的工作，一個(gè)是CHARIN，集中了歐美的一些汽車企業(yè)，加上部分零部件廠家，組成的充電聯(lián)盟，它的目的是推動(dòng)CCS，他們專門成立了一個(gè)兆瓦級(jí)的充電工作組在做兆瓦級(jí)的充電定義。他們的目標(biāo)是希望達(dá)到3000安培的充電電流，電壓在1250V。與此同時(shí)，CHAdeMO跟中國(guó)的ChaoJi在做一些聯(lián)合，CHAdeMO在做CHAdeMO 4.0，我們也在做UItra-ChaoJi。這兩個(gè)實(shí)際上是一個(gè)東西，我們?cè)谕阶鲆粋€(gè)發(fā)展。
CHARIN包括歐美這些主要車企，現(xiàn)在ISO/IEC推一些相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，前期是ISO17409，IEC這邊是62196-3。這個(gè)是定義了現(xiàn)在用的這些所謂CCS定義的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)。在MCS階段，ISO這邊5474，IEC這邊是63379，定義了大功率和超大功率連接器的標(biāo)準(zhǔn)。在IEC里面還有-2-23，是定義了大功率和超大功率充電系統(tǒng)的電器部分的。
整個(gè)路線圖，這一系列標(biāo)準(zhǔn)希望總體在2025年以前能夠完成，現(xiàn)在這幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展速度還是非?？斓?。今年8月份、9月份在美國(guó)會(huì)召開IEC TS 63379，包括MT8里面連接器和充電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。目前來說，基本上都進(jìn)入了CD，有的已經(jīng)接近DTS這個(gè)階段?？傮w來講，時(shí)間并沒有落后，完全是按照這張表在走，有可能會(huì)提前。
這個(gè)是CHARIN目前推出的方案，這是一個(gè)倒三角的設(shè)計(jì)，上面兩個(gè)大的是功率端子，它的直徑大概是20，為了適應(yīng)IP防護(hù)等級(jí)的要求，也做了相應(yīng)特殊的設(shè)計(jì)。目前我們得到的數(shù)據(jù)，他們?cè)趯?shí)車測(cè)試?yán)锩嬉呀?jīng)突破了一個(gè)兆瓦，充電電流大概在1000安培到1200安培左右，在實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)完成了3000安培的實(shí)驗(yàn)。
這個(gè)連接器已經(jīng)和CCS完全不一樣了，重新做了一個(gè)新的連接器，但是它使用通信協(xié)議和控制時(shí)序和CCS的區(qū)別不大。
在做大功率和超大功率設(shè)計(jì)的時(shí)候，有很多東西和現(xiàn)在用的普通直流充電有很大區(qū)別。主要表現(xiàn)是因?yàn)殡姵卮罅撕芏啵姵囟搪啡萘繒?huì)增大相當(dāng)多，包括Y電容的設(shè)計(jì)、瞬時(shí)沖擊、保護(hù)導(dǎo)體選擇，這些都和原來的系統(tǒng)有一定的差異，在這些標(biāo)準(zhǔn)中也在討論如何解決這些問題，其實(shí)現(xiàn)在很多問題還沒有最后確定下來，但都有了一些備選方案。
關(guān)于控制導(dǎo)引這塊，MCS當(dāng)時(shí)參考了ChaoJi的設(shè)計(jì)理念，在原來的CCS系統(tǒng)的基礎(chǔ)上做了改進(jìn)，但是基本上采取了一些包括硬節(jié)點(diǎn)控制、系統(tǒng)識(shí)別部分，也做了一些和ChaoJi非常相似的設(shè)計(jì)。
通信這邊，原來CCS系統(tǒng)用的PLC GreenPHY，但是PLC GreenPHY在實(shí)際使用中遇到很多問題，他們存在很大的爭(zhēng)議是到底要不要換掉它，但是傾向于使用Dif PLC，它還是PLC，但是在物理層上尤其是抗串?dāng)_有較大的提升。同時(shí)這個(gè)方案留下了一些預(yù)留設(shè)計(jì)，在未來可以升級(jí)到雙線以太網(wǎng)，這點(diǎn)和ChaoJi的設(shè)計(jì)也是一樣的，我們希望通訊上面最終是走到以太網(wǎng)。
國(guó)內(nèi)現(xiàn)在主要以ChaoJi為基礎(chǔ)，做了一個(gè)UItra-ChaoJi的方案。圖上顯示的是我們最初提出的兩個(gè)設(shè)計(jì)方案，左邊是中國(guó)提的，右邊是日本提的，后來經(jīng)過一些討論以后，目前暫定的是按中國(guó)這個(gè)方案走，也就是說兩根額外的功率端指針放在下部。
整個(gè)設(shè)計(jì)還考慮一些其他的問題，因?yàn)檫@個(gè)設(shè)計(jì)是使用兩對(duì)功率端子并行的方式，并行的時(shí)候是存在一些問題的，在試驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)了，它怎么去平衡兩對(duì)的問題。當(dāng)一對(duì)出現(xiàn)問題的時(shí)候，另外一對(duì)該怎么反應(yīng)，在控制和設(shè)計(jì)上面都會(huì)產(chǎn)生一些不確定因素。我們把這個(gè)作為整體UItra-ChaoJi的方案1。
與此同時(shí)，我們也在考慮UItra-ChaoJi的方案2，方案2上半部還是ChaoJi的設(shè)計(jì)，保證向前兼容的能力。另外下半部是使用了類似于MCS大功率端子設(shè)計(jì)，去解決載流的問題。這兩個(gè)方案還在評(píng)估中，各有長(zhǎng)處。第一個(gè)方案整體結(jié)構(gòu)比較緊湊，也相對(duì)比較靈活一些；第二個(gè)方案在功率的傳輸能力上可能優(yōu)于第一個(gè)方案。根據(jù)現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)情況，這個(gè)方案可以和MCS持平，能達(dá)到3000安培左右。
這種設(shè)計(jì)還要考慮一個(gè)問題，這是我們和MCS不一樣的地方。MCS是重新設(shè)計(jì)了一套東西，它只是在通信協(xié)議上和CCS兼容，但是和原來的CCS的充電是不兼容的，它沒法互通。我們這個(gè)設(shè)計(jì)考慮到了有些車輛在一些特殊的場(chǎng)地就使用UItra-ChaoJi，可以達(dá)到兆瓦級(jí)以上的功率，也可以到城市的充電站去做補(bǔ)電的操作。這時(shí)候，我們希望它能夠使用300個(gè)千瓦、500個(gè)千瓦的普通的ChaoJi接口，我們?cè)谏厦孀隽艘恍ｉT設(shè)計(jì)。因?yàn)檫@兩種系統(tǒng)理論來講，你必須要做一些兼容性的設(shè)計(jì)，否則這兩套系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生沖突，我們?cè)试S你去選擇車輛只能用大功率的Ultra-ChaoJi還是兩種ChaoJi和Ultra ChaoJi都能用，所以中間做了特殊設(shè)計(jì)。
這是方案2做的設(shè)計(jì)，它相對(duì)比較簡(jiǎn)單，因?yàn)槲锢硇螤钣斜容^大的區(qū)別。我們可以在大功率的時(shí)候用上面的這兩個(gè)端子，超大功率的時(shí)候可以用下面的兩個(gè)端子，可以比較輕松地解決前面的兩個(gè)問題。
在其他方面，基本上我們的導(dǎo)引也好、通信協(xié)議也好，全是按照ChaoJi的，ChaoJi在做的時(shí)候已經(jīng)考慮到未來怎么向超大功率，包括向以太網(wǎng)去過渡，它都預(yù)留了設(shè)計(jì)，我們也沿用了設(shè)計(jì)，基本上這方面沒有做大的改動(dòng)。
我們現(xiàn)在ChaoJi用的是CAN，是為了考慮兼容出發(fā)的，我們預(yù)留了接口，通過一個(gè)識(shí)別，我可以很容易切換到以太網(wǎng)上去，如果產(chǎn)業(yè)需要這個(gè)東西，我們就已經(jīng)有了預(yù)留的空間。
通信協(xié)議剛才已經(jīng)說過了，基本是上照著現(xiàn)在馬上要發(fā)布的最新的27930的架構(gòu)去做的，只是我們針對(duì)超大功率的充電可能需要根據(jù)新的FDC做一些設(shè)計(jì)。
在標(biāo)準(zhǔn)化方面，我們?cè)贗EC、ChaoJi和UItra-ChaoJi，現(xiàn)在同步和日本正在IEC TC69和SC23H里面，8月份我到美國(guó)開會(huì)，UItra-ChaoJi就會(huì)提到IEC 63379里面。同時(shí)，我們也會(huì)在TC69的MT5，在-23-3里面把這兩個(gè)方案也要放進(jìn)去。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)目前還沒有啟動(dòng)，大家知道現(xiàn)在這幾個(gè)國(guó)標(biāo)由于種種原因一直沒有發(fā)布，但是我們希望在發(fā)布以后就啟動(dòng)它的修訂工作，把這個(gè)加進(jìn)去。
這些是我們?cè)谧龅膶?shí)驗(yàn)照片，跟大家分享一下。我們第一步做了熱上面的實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)大功率跟超大功率尤其在熱管理方面，很多地方是不一樣的。在1000多個(gè)安培的電流情況下有很多表現(xiàn)，和原來差別是比較大的，需要做一些額外的設(shè)計(jì)。
目前國(guó)家電網(wǎng)公司也立了一個(gè)科研項(xiàng)目，我們現(xiàn)在在內(nèi)蒙有一個(gè)礦山礦卡在做改造，大概在今年年底希望把這個(gè)技術(shù)做一個(gè)樣板示范出來，初期設(shè)計(jì)它的功率差不多1.2個(gè)兆瓦左右，這臺(tái)車裝了600度電，差不多就是2C左右的充電速率，去按照它的補(bǔ)電過程。
