聊聊商用車MW級充電


聊聊商用車MW級充電的圖1

聊聊商用車MW級充電的圖2



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聊聊國內外商用車超級充電

歐洲2018 年 3 月的時候成立了專門針對商用車高功率充電工作組,簡稱HPCCV;這個工作組隸屬于CharIN ,主要是針對商用車大功率充電制定相關的標準;

HPCCV 于 2018 年 9 月召開了會議,達成了基本共識 即特斯拉、ABBElectrify America、paXos和史陶比爾五家公司分別提交了滿足要求的接口方案;其中這里面特斯拉是唯一一家車廠,而且有自己的原型重卡Semi和自己的充電網絡Megacharger的廠家,特斯拉的提交標準測試的原型機為其計劃為加州的租賃和物流公司 MHX 交付的10臺樣車,會搭載特斯拉自家的Megacharger充電系統。

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從外媒新聞看一度認為特斯拉的方案是最有可能被最終采納,近期由 Twitter 用戶@hwfeinstein也曝光的新照片讓我們可以近距離觀察特斯拉 Semi和 Megacharger 終端可能是最新的預生產版本,展示了特斯拉在Giga Nevada電池超級工廠的第一個超級充電站,充電站采用了黑白配色,從圖片充電電纜來看,還是比較細的,應該是采用了最新的超充方案,雖然特斯拉因受制于電池產能等原因推遲了semi交付時間,預計需要到2022年才能交付

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回到標準本身,去 年 9 月 23 日至 24 日,美國國家可再生能源實驗室 (NREL) 與CharIN 聯手舉辦了大功率電動汽車充電連接器測試活動,在最新一輪的測試和評估中,合作伙伴嘗試了適用于中重型車輛新大功率充電標準的入口和連接器的兼容性,并取得了成功。據NREL稱,MCS將支持充電容量高達3.75MW,是目前500kwh的輕型快速充電技術的7倍。

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NREL 和 CharIN 估計,未來的卡車充電站必須提供 1 兆瓦或更高的快速充電,而且歐美在不同程度的做相關布局,基本上可以覆蓋 6~8級卡車、船舶、飛機等商用充電需求;

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對于MCS這個3.75MW的充電,也是基于CCS的基礎上的,所以通訊協議也還是ISO/IEC 11518,但是充電物理界面不知道能不能向下兼容,新接口也增了V2X等要求,新的物理接口最大的問題應該就是這么大的電流,熱系統的問題

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從相關資料里,我們能看到, 相比現在500KW的冷卻充電,單循環冷卻而言,新的MW級接口采用了主動雙向冷卻,同時最大程度的縮短了充電線束的長度,降低熱損耗。

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歐美的進度速度很快,如果明年初MCS的標準能夠出來,戴姆勒、特斯拉 企業的跟進落地,那市場會有一個更快的響應,這個對我們來說進度上可能會跟不上,這個會對我們未來進入國際市場會有一定的影響,我們國內目前針對這種大功率的補能,一方面我們在走中日聯合的“chaoji"的大功率充電的路線,這是基于”chaodemo"的快充系統,另外一方面我們針對商用車提供快換的方式,前面一種方式目前我們受制于國內基礎設施的更新換代慢、受制于車、樁、連接器等企業的共同推動力度不夠等原因,正式標準也遲遲還未推出;后面一種方式我們目前受制于充電站昂貴,市場保有量低等因素,目前還是國家層面在主導推進,從商用車客戶企業角度而言,成本越低是越好的,所以短期來看換電的方式更適合國內市場的需求,但是換電是一個重能耗的事情,這不僅僅需要電池廠家、車企、系統廠家、運營方、投資方等共同的合作努力,同時也需要國家層面的政策主導,但是我們看乘用車的換電推到國外,在國外建換電站非常難,這涉及非常多的因素,所以我們的市場固然大,但是未來如果商用車車企要走出去,當地建站的復雜性也是需要考慮的問題。

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聊聊MW級充電器的設計思路
如上面提及的,MW級的充電,不同于現在500KW的液冷設計思路,現在是液冷大多是通過樁端冷卻系統帶走插頭端及插頭插座端的熱量,這種方式冷卻的速度和面積都是非常有限的,而且還是會有不同程度的損耗,所以CharIN 也考慮了在MW級采用雙向的主動冷卻,車端也能夠冷卻,同時要最大程度的縮短充電回路

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如果電流高達3000A,就算用雙向的主動冷卻整體尺寸也會非常的大,之前chargepoint給電動飛機充電開發過一款,就非常的笨重;

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我們通過看測試文件的圖片看,其實測試原型機尺寸看起來不是特別大,基本上單人操作肯定是沒問題的,所以非常好奇其內部的設計結構是什么樣的,如果分析一下,主要是熱量的問題,首先熱量主要來源于幾個關鍵的接觸部位,插頭電纜和插頭之間、插頭和插座之間、插座和車端之間,這個里面插頭和插座之間的接觸溫度會比較高,所以對于充電器也好,車內高壓連接器也罷,如果想要提升載流的同時還能縮小尺寸,那就需要針對這個地方的電能傳遞形式做一些突破或者創新,比如從圓形的插針式接觸改為矩形的片式接觸,這就是一種形狀上的改變,可以縮短尺寸的同時提高載流,比如泰科、安費諾的等國內品牌都有類似的產品。


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當然我們除了把圓形改為矩形接觸以外,還可以改變其接觸形式,比如端面的接觸等,以及徑向的接觸,我們看測試方案廠家中,各家多少都有一些MW充電的方案應用,比如特斯拉之前的smei卡車多芯的方案,比如史陶比爾的給港口AGV提供的自動充電方案,但是這其中ABB的方案和德國的初創公司paxos方案值得關注,

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paxos推出了一種全新的充電方案,他們成為“Cool-Load Megawatt”,這也是他們給CharIN提供的MSCS的方案,通過徑向大面積的接觸形式,和非常巧妙的接觸機構,在充電插頭插入后,無需用力即可將充電插座的接觸環擰緊,而且還可以自動擰緊,從而產生較高的接觸壓力,驗證后自動開始充電過程,它還可以通母端內部的球閥,實現雙向的冷卻,而且paxos還推出了特制的液冷電纜,來配合自家的充電器,可以提供最高3000A的充電,完全符合MCS的充電要求,某種程度上,paxos的方案更接近加油的尺寸大小,所以還是非常值得被看好的;

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對于MW級的充電,充電回路冷卻,目前需要把冷卻延申到車端內部的充電座和高壓箱上,我們看之前森薩塔有推出一款針對商用車大功率冷卻的充電盒,為了滿足載流和溫度要求,森薩塔就直接把冷卻和溫控直接連接到母線上,這個也許也會是未來的一個趨勢方向,但是挑戰和問題也非常多。

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充電技術

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汽車線束

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