如果充電樁的"心臟"不行，那么大功率充電將無從談起

實(shí)現(xiàn)大功率快充，必然離不開IGBT等功率元器件，IGBT也被稱為是充電樁的“心臟”。

“大功率快充的核心功率元器件還依賴進(jìn)口，成本高，國(guó)內(nèi)一些企業(yè)推出的350kW以上的大功率快充產(chǎn)品尚處于研發(fā)、驗(yàn)證階段，離市場(chǎng)推廣還有一段距離?！?/p>

在充電難、充電時(shí)間長(zhǎng)的發(fā)展瓶頸之下，電動(dòng)汽車充電功率“饑渴”作為一種怪象而存在。比如，存在這樣一種現(xiàn)象，一些高續(xù)航電動(dòng)汽車需要170A的充電電流，而充電樁能提供的可能只有120A左右，從而限制了電動(dòng)汽車充電時(shí)間的降低空間。大功率快速充電技術(shù)逐漸成為趨勢(shì)。

“10分鐘充滿電”是用戶使用電動(dòng)汽車的理想訴求，也是推動(dòng)大功率快充技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力之一。從技術(shù)層面看，大功率快充可以實(shí)現(xiàn)，但是其核心功率元器件尚依賴進(jìn)口，成本很高，國(guó)內(nèi)一些企業(yè)推出的350kW以上的大功率快充產(chǎn)品尚處于研發(fā)、驗(yàn)證階段，離市場(chǎng)推廣還有一段距離。

從電網(wǎng)負(fù)荷角度看，瞬時(shí)功率與總體負(fù)荷之間存在差距，電網(wǎng)增容與智能協(xié)調(diào)匹配技術(shù)還需提升。為保證整體安全性，部分地區(qū)會(huì)對(duì)運(yùn)營(yíng)直流充電樁的最大功率進(jìn)行限制，避免瞬時(shí)大功率充電引起電網(wǎng)波動(dòng)過大。

從產(chǎn)業(yè)發(fā)展看，發(fā)展大功率充電能夠滿足電動(dòng)汽車用戶快速充電、節(jié)約時(shí)間的使用訴求，打造產(chǎn)業(yè)技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步提升我國(guó)在新能源汽車行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。

目前，國(guó)內(nèi)企業(yè)已經(jīng)進(jìn)行了大功率快充技術(shù)的研發(fā)，比如星星充電、萬馬新能源等企業(yè)研發(fā)了360kW及更大功率的快充產(chǎn)品。

探索中的快充現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)小型車輛使用的充電樁功率基本上都在60kW左右，120kW的充電樁還比較少。2017年12月，天津市率先建立了首座360kW大功率直流快充電站，該站采用大功率直流充電技術(shù)，最大充電電流可達(dá)到400A。

據(jù)萬馬愛充負(fù)責(zé)人李悅介紹：“產(chǎn)業(yè)發(fā)展基本有兩個(gè)方向，一個(gè)是在現(xiàn)有功率要求范圍內(nèi)做產(chǎn)品疊加，比如用兩個(gè)250A的充電槍進(jìn)行充電，從而達(dá)到500A的大電流充電效果；另外，國(guó)外推出了單槍電流大于250A的產(chǎn)品，電壓或超過1000V。目前，歐洲也正在推相關(guān)的產(chǎn)品?！?/p>

相對(duì)于國(guó)際水平，我國(guó)大功率快充產(chǎn)業(yè)稍慢一步，還處在探索階段，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)也在跟進(jìn)，這是目前的產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段。由于受到技術(shù)、電網(wǎng)負(fù)荷、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)尚未出臺(tái)等因素限制，國(guó)內(nèi)大功率快充產(chǎn)業(yè)目前進(jìn)展相對(duì)較慢，產(chǎn)業(yè)鏈上也會(huì)存在一些問題，比如規(guī)?；a(chǎn)成本過高等。

而歐洲、日本等地區(qū)已經(jīng)在積極地實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證大功率充電技術(shù)，比如把電壓提升到1000V，同時(shí)把充電電流提升到350A，實(shí)現(xiàn)最大系統(tǒng)功率350KW的充電供給。據(jù)了解，ABB公司也已經(jīng)推出了輸出功率350kW的快充樁，只需充電12分鐘，就能為電動(dòng)汽車增加300公里續(xù)駛里程。

IGBT還依賴進(jìn)口

根據(jù)之前的分析，單純從大功率快充技術(shù)本身的技術(shù)研發(fā)考慮，快充技術(shù)實(shí)際上已經(jīng)具備了實(shí)現(xiàn)的可能性。比如350-500kW功率的快充樁。但是如果要繼續(xù)提升快充產(chǎn)品的功率，產(chǎn)業(yè)界還面臨一些技術(shù)上的瓶頸，比如大功率元器件依賴進(jìn)口等。

“ABB做得比較先進(jìn)，因?yàn)樗旧碛幸恍┫鄬?duì)成熟的大功率電器件，國(guó)內(nèi)還是依靠進(jìn)口。產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對(duì)保守一些，還是按照既定的技術(shù)路線走，一些核心器件受控于進(jìn)口?！比f馬愛充負(fù)責(zé)人李悅介紹到。

大功率快充技術(shù)正成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)和新能源汽車消費(fèi)的硬性訴求，用戶對(duì)電動(dòng)汽車提出了更高要求，比如不僅要求車輛續(xù)航里程要更高，充電速度還要更快。實(shí)現(xiàn)大功率快充，必然離不開IGBT等功率元器件，IGBT也被稱為是充電樁的“心臟”。

因此，IGBT技術(shù)的突破有利于解決大功率充電所帶來的高頻、高壓等問題，這也是全球半導(dǎo)體供應(yīng)商普遍關(guān)注的熱點(diǎn)領(lǐng)域。如今，我國(guó)IGBT等功率元器件幾乎均依賴進(jìn)口，反映出我國(guó)還需要在掌握核心技術(shù)領(lǐng)域加大研發(fā)的投入力度。整個(gè)產(chǎn)業(yè)必須高度重視IGBT等功率元器件產(chǎn)品的技術(shù)研發(fā)與投入，也只有掌握核心技術(shù)才能真正把握未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主動(dòng)權(quán)。

“國(guó)外比國(guó)內(nèi)可能領(lǐng)先半年時(shí)間，”星星充電執(zhí)行董事鄭雋一分析到，“比如在連接器方面，國(guó)內(nèi)做連接器的企業(yè)可能還在猶豫。其實(shí)，單純從技術(shù)的角度考量，國(guó)內(nèi)外可能并沒有太大的差距，而一旦猶豫，可能就會(huì)落后于別人。另一方面，使用哪種連接器方案，也需要車企配合著一起做，但是很多車企其實(shí)并沒有下定決心統(tǒng)一協(xié)調(diào)推進(jìn)。因此，國(guó)內(nèi)企業(yè)的協(xié)同性還需進(jìn)一步提升?！?/p>

規(guī)?；杏鎏魬?zhàn)

從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的層面看，大功率充電產(chǎn)業(yè)有一個(gè)比較清晰的分界線，充電電流標(biāo)準(zhǔn)定義在250A左右，現(xiàn)在符合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，其最大充電電流均不能超過250A，目前市場(chǎng)上的單槍充電電流也不會(huì)超過這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

從大規(guī)模推廣層面來看，目前，大功率快充依然面臨多個(gè)方面的問題，比如安全性問題、電池充電倍率匹配問題、成本問題、散熱問題等。這些問題能否通過技術(shù)手段得以很好地解決？

以散熱問題為例，業(yè)界認(rèn)為，可以通過輕量化和小型化來解決電纜和冷卻系統(tǒng)部分的問題。

實(shí)現(xiàn)大功率無非是從電壓或電流兩個(gè)方向著手，如果提升電壓，那么車輛的絕緣等級(jí)就必須升級(jí)，對(duì)車輛電子元器件的要求會(huì)更高，成本也會(huì)更高。而如果增大電流，就必然帶來發(fā)熱的問題，在充電的過程當(dāng)中，車端的發(fā)熱量也會(huì)上升，也包括電池在內(nèi)。

鄭雋一表示：“大功率快充需要考慮充電熱管理問題，第一部分是充電模塊方面，交流變直流的散熱管理，第二部分是連接器方面，比如電纜、充電槍等。解決散熱問題，現(xiàn)在我們采用的是液體冷卻方案，在電纜和充電槍之間設(shè)置一個(gè)專門的循環(huán)通道，通道內(nèi)加入起散熱作用的液體，通過動(dòng)力泵推動(dòng)液體循環(huán)從而把熱量帶出。液體冷卻方式還可以縮小電纜直徑，使用戶用起來更加方便，而且國(guó)際上通用的也是這種方案?！?/p>

綜合來看，充電樁行業(yè)的大功率快充技術(shù)路線除了樁企的自身抉擇之外，還需要配合電池、主機(jī)廠的技術(shù)選擇。上下游產(chǎn)業(yè)鏈需要協(xié)同發(fā)展，在標(biāo)準(zhǔn)上選擇一個(gè)統(tǒng)一性的方向，也需要政府進(jìn)行更多的引導(dǎo)。

萬馬愛充負(fù)責(zé)人李悅分析認(rèn)為：“目前，雖然國(guó)外在大功率快充產(chǎn)業(yè)和技術(shù)上稍微快了一點(diǎn)，但是并沒有太多絕對(duì)的技術(shù)門檻，主要還是成本問題。未來，具體如何實(shí)現(xiàn)，還要看誰能夠在產(chǎn)業(yè)內(nèi)對(duì)成本和性價(jià)比率先實(shí)現(xiàn)突破，形成規(guī)模推廣，這才是最關(guān)鍵?！?/p>