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GNEV11 | 一汽集团张天强:2023年充电功率将达350KW,充电时间缩短到15分钟

第一电动李艳娇

1月27日,以“重新定义汽车——升维之战”为主题的第十一届全球新能源汽车大会(GNEV11)正式拉开帷幕。受疫情影响,本次大会首次采取“线上会议+全网直播”的方式举办,来自传统车企、造车新势力、动力电池、零部件及投资和研究机构全产业链的中外嘉宾在线上与大家分享观点、展开交流。

在未来汽车开发者论坛:为明天而生的动力专场部分,一汽集团新能源开发院副院长张天强在发表《面向用户体验充换电技术的展望》的主题演讲时表示,在充电方面,目前面临三方面的问题急需解决:第一是在交直流充电功率比较小,充电时间比较长,如何解决用户充电时间的问题;第二是交流充电在低温情况下电池衰减比较多,如何提升低温下的续驶里程,解决用户里程焦虑;第三是在低温充电的时候充电倍率比较低,如何解决快速与安全充电加热问题。

在大攻率充电方面,我们判断在2023年大部分的企业会达到3.3C到4.6C电池的快充能力,但这个过程当中也要解决很多的技术问题,尤其是在解决电解液和负级设计方面。从整车充电发展来看,随着电池充电的倍率增加,整车的充电功率也在变化,当前整车的充电功率在120千瓦左右,甚至是小于120千瓦,2023年充电功率会达到350千瓦,充电时间会缩短到15分钟。

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以下为嘉宾精彩实录,未经本人审阅,有删改。

张天强:各位网友,各位专家,大家晚上好!非常感谢第一电动的邀请参加本次的论坛,我是来自一汽汽车开发院张天强,我报告的题目是面向用户体验的充换电技术展望。为什么要谈到这个话题呢,大家都知道新能源汽车通过近20几年的发展,在很多技术方面取得了非常大的进步,解决了续驶里程的问题,动力电池安全的问题,包括寿命的问题、能量密度问题以及成本的问题都有了很长足的进步,但是我们想让用户满意,能够为用户提供更加满意的产品是我们一直追求的目标,所以我想从一个主机厂或者是从一个面向用户体验的角度和大家分享,在充换电技术方面的一些思考。

首先我们从客户的充电行为上来做一下分析,这两张表是我们一汽与北理新能源联合做的大数据,调研了国内14多万辆汽车以及根据4300多次的充电次数统计出来的结论。

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目前我们可以看到乘用车大约有20%的用户是采用交流充电,约80%多的出租车用户是采用直流充电。但存在一个问题,大家在启动充电的时候SOC是偏高的,大部分用户是在40%到50%的时候就已经启动了充电,然后充电截止SOC是80%到100%。这个也说明一个问题,就是很多用户还是担心续驶里程的问题,担心电池过早的没有电然后提早的进行了充电。

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这张表我们看一下充电功率,现阶段用户交流端的充电功率是3-7KW,直流充电功率20-50KW均较低,充电时间还是比较长的。然后我们再看一下低温的使用情况和充电的情况,低温的情况下我们可以看到,续驶里程下降是非常严重的,尤其是在零下25度。一汽本身就在长春,这边对低温的情况也比较重视,我们做了很多车型实验的数据,可以看到有从60%多到70%左右的下降,在低温情况下续驶里程是大幅度降低的。

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我们再看一下充电时间,在零下25度的时候,交流充电时间延长的不是很多只有5%,但是对于直流快充时间延长是非常大的,是常温情况下至少1.6倍,这个在低温解决快速充电是我们面临的一个问题。所以说通过以上的分析我们觉得三方面的问题是我们急需要解决的,在交直流充电功率比较小,充电时间比较长,如何解决用户充电时间的问题,是我们关心的一个热点,交流在低温情况下电池衰减比较多,如何提升低温的里程,解决用户里程焦虑也是我们的难点,在低温充电的时候充电倍率比较低,如何解决快速与安全充电加热问题也是企业和行业面临的问题。

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针对以上的问题我们从几个方面谈谈在充换电技术的展望,在大攻率充电方面,现在来看从提升电池的充电倍率,近几年发展也是比较快的,包括宁德时代项延火总也介绍了,我们在快充的技术上,从目前在市面上,我们看到1.5C到2C的电池充电水平会向3C、4C甚至到6C的水平发展,我们判断在2023年大部分的企业会达到3.3C到4.6C电池的快充能力,但这个过程当中也要解决很多的技术问题,尤其是在解决电解液和负级设计方面。

从整车充电发展来看,随着电池充电的倍率增加,整车的充电功率也在变化,在当前的水平,整车的充电功率在120千瓦左右,甚至是小于120千瓦,2023年充电功率会达到350千瓦,充电时间会缩短到15分钟。

我们面临两方面的挑战,一个是电流方面的挑战,原来我们的充电设施是250安培,所有整个充电回路是在小于250安培这种情况来设计的,但是随着大功率充电的实现,我们的国标也在削弱,达到600安培的电流,由于电流的增大,如何解决充电回路电连接问题,电池由于大电流产热散热问题以及电量级的安全问题,这个都是面临的问题。

另外我们从电压的平台来看,如果达到了350千瓦,现有普通用的400伏电压平台可能就不能用了,达不到350千瓦充电功率需求,要把整车电压平台提升,400伏电压要往上提升,这样给我们带来就是整个整车动力系统这些电压的升级,包括电机系统包括整个充电系统,功率器件等等都需要升级,这些都是我们围绕大功率充电在技术上的挑战。

在热管理技术方面,大功率充电带来的热量,如何把他散掉,这个也是现在我们需要关注的问题,在1.5C左右的电池功率我们用强制封冷就可以解决,达到2.5C需要用强制热冷的电池,大于2.5C需要用其他的冷却,比如说直冷或者是储热加散热混合式的冷却,到6C以上我们要用单向双向的冷却,这些在电池整个热技术上要有较大的提升和改进。

在充电设施方面,在2015版发布的国标T1848期明确规定了,充电最高的电压是950伏,充电电流是250安,超级充电标准在2022年发布,这里面规定了参数会达到1500伏,600安培的功率。对快充桩的预测,前面提到快充技术的实现以及电池快充能力的提升,将来整个乘用车充电平台上,整个快充充电功率都会大幅度的提升,伴随着超级充电桩的到来,整个车型电压平台也会有所提升。

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在来看如何解决低温加热的问题,现在我们传统的加热方式主要是以PTC的方式,它是通过外部热源对电池加热,这个加热的速率是比较慢的,每分钟在0.5到1度左右,我们还有其他的方式,比如说用加热膜电基,这些都是电池外部加热,他们就是控制比较简单可靠性比较好,加热比较均匀,可以较好的控制电池温差,但是温室速率相对比较低。

同时我们还有一种技术是提前给电池动力加热,意味着我们在充电之前,在行车过程中在驶向充电站或者是充电桩的时候,就可以提前利用电池的预热,在行驶的途中就让这个电池的温度升下来,这样可以缩短充电时间20%左右。这项技术已经在一汽很多车型上都采用了,效果还是不错的。

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然后现在我们正在做的是通过这种电机逆变器来给电池加热,这种方式是在整车不增加成本的前提下利用电机里面激励作用,使电池产生高频的慢充,让电车把热量提起来,较PTC传统加热模式会有非常大的增长。

在换电领域方面,我们觉得换电现在也是行业谈论非常热的技术,因为换电比较公认的是运营效率比较高,在三分钟甚至到一分钟就可以完成一辆车电池包的换电,同时在换电过程当中,它对电池可以采用小电流恒温充电,使电池的寿命也会延长,所以说我认为换电主要是在于要有一个换电运营的模式以及换电运营的场景,说白了就是要有一个运营的圈子,就是我们要参与到换电,对用户来说他必须要遵守一定的换电协议。

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所以说目前的换电能够加入换电圈子的一些场景是推广的比较好的,比如说出租车、分时租赁,公交车运营车辆都是非常好的,但是在一些私人领域,像蔚来做的比较好,它是在整个蔚来品牌上大家都采用这种换电的模式,所以未来这种换电技术一定要有一个换电技术的生态圈,只有这种换电的生态圈建立起来,才可以保证换电生态可持续发展。当然了换电下面还会有电池银行、换电公司运营以及电池回收等等相关的业务在里面,会是一个非常大的生态。

下面我借这个机会跟大家介绍一下红旗在新能源所做的事情,红旗这两年取得非常快速的发展,2020年红旗销量20万辆,较2019年增长200%,较2018年有600%的增长,这两年取得了不错的成绩。在新能源方面一直坚持旗羿登峰技术战略,坚持“五羿”核心能力塑造,构建一汽新能源的“高洁”基因,所以说包括清洁与安全的角度全力推动新能源汽车发展,最终目的是为用户提供一个美好的生活,提供一种畅想无忧的服务体验。

然后在打造充换电方面,我们在做两方面的工作,在充电方面是围绕便捷的充电服务,品牌公共充电和充电运营平台3大业务领域。我们在红旗E-HS9这款车上首发11千瓦的无线充电,同时350千瓦的超级快充产品马上面向用户进行投放。在换电方面,我们面向移动出行的市场,实现车站相随的换电运营,我们的想法就是在有换电车辆之前一定要做好城市网络化的换电站的布局运营,我们也建立了一汽的电池银行,通过电池银行与各个城市来布局换电业务。

以上就是我的报告,非常感谢各位朋友的聆听,谢谢。

来源:第一电动网

作者:李艳娇

本文地址:https://www.d1ev.com/news/zhanhui/137041

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