电子发烧友网报道(文/李宁远)新能源汽车正在加速普及中,通过使用可再生能源,新能源汽车有望最大程度地减少二氧化碳和粉尘颗粒物的排放。想把新能源汽车和可再生能源连接起来,就离不开充电连接器。
新能源汽车快充连接挑战
近几年我们可以看到整个行业都在加快充电基础设施的建设,新能源汽车充电站也如雨后春笋般出现在城市的各个角落。虽然已经足够方便,但是现在也很难说这些充电基础设施能够快速地为汽车充电。民用新能源汽车还好,对于提供长途货运或者客运服务的新能源汽车来说,数个小时充电时间还是有些难以接受的。
目前市面上的新能源汽车快速充电器平均能提供50到200千瓦的功率,可维持一部普通的新能源汽车在一个小时内行驶320公里左右。数小时的充电时间显然不够,业界正在开发大功率充电HPC系统,想要实现在10分钟或者更短的时间内完成整个充电过程,就像燃油车加油一样快速而方便。和手机领域的快充趋势一样,新能源汽车对于大功率充电能力的需求无疑是强劲的。汽车工程师协会SAE、CharIN E.V. 、CHAdeMO等多个全球协会、组织都在推进全球新能源汽车的快速充电标准。
在不远的将来,直流超快充电肯定是能实现的,500kW甚至是1MW功率水平都是可能的。新能源汽车快充的需求很明显,但是想要安全可靠地实现却并不容易。充电相关的连接技术必须升级到能够处理10倍甚至20倍于当前电动汽车的电力,匹配快速充电连接的高充电电压和电流需求。连接插座、连接电缆和开关/接触器必须能够智能地管理此电力传输,处理热量、电弧和安全问题。
比如,HPC直流的高充电电流导致所有部件的温度强烈升高,当车辆不移动时因为没有可供冷却的对流,温度会进一步提升。因此,为了便于HPC直流充电,从充电站到汽车电池的完整电气系统需要进行电和热重新设计。否则电流越高,在不过热的情况下以同样的电压水平供电所需的电缆横截面就越大。对于连接器厂商来说,新的热建模、新的仿真技术、新的材料、新的冷却技术、新的电源管理技术等等都是需要很长时间去摸索的。
快充连接器与技术
几乎所有新型电动汽车设计都依靠快速充电来完善补充传统的充电技术,这是实现突破的根基。我们可以看一下目前一些连接器厂商已经推出的快充、超级快充连接器与相关技术。
HARTING COMBO DC快充连接器
作为宝马和大众集团的1级供应商,HARTING的COMBO系列用于连接快速充电站的组合2型充电,目前充电功率最高200kW(200 A / 1000V)。
COMBO DC快充连接器,HARTING
整个连接器无热表面,热管理十分出色,而且电缆横截面也非常小,提供了足够小的接触电阻。COMBO使用薄片“郁金香”形电插头,在数千次插拔后也能确保充电效果,接触材料上选择了具有卓越电流和电压特性的材料确保导电性能,外壳上玻璃纤维增强塑料既减轻了重量又保证了耐用性。据悉HARTING也在布局液冷技术,结合DC快充实现更高的充电功率。
史陶比尔QCC连接器
史陶比尔的高功率充电系统QCC自动充电连接,仅需充电二十分钟,即可连续作业四到五小时。QCC能实现高功率传输,确保锂离子电池和超级电容等储能设备的快速充电。QCC采用全封闭设计,插合及未插合情况下均能提供防水、防触摸保护,可承受高达1500V、670A的持续电流,1440A的短时电流。
QCC,史陶比尔
TE快速充电连接器
TE的快速充电产品组合相当丰富,也是特斯拉快充连接器件的供应商。TE的快充充电插座集成传感和驱动,在实现智能充电控制的同时,提供安全可靠的触摸安全操作和充电状态反馈。这些连接件还可以扩展,顺应车辆内多种多样的客户电气/电子架构,从离散的点对点操作到通过分布式智能控制等等。
TE
TE正在开发高压、物理兼容的电池模块触点和连接接口,以便能够扩展充电电池组。这些互连件坚固耐用,集成电流、电压和温度感应,能够智能控制电池管理(充电状态和健康状态)。TE 1MW+的液冷超级快充连接也在布局中。
永贵超级快充连接
四川永贵则是国内超级快充的头部厂商,走的是液冷技术路线。液冷超充在相同充电电流的工况下,可以大幅减少导体的资源用量,同时还可显著减低易发热部位的温升,技术壁垒高。永贵电器表示,受新能源汽车行业高速发展的影响,公司得以积极争取新客户新项目,新能源汽车连接器、充电枪等拳头产品出货量不断提升,能实现最大电流600A、额定电压1000V的汽车充电。
目前永贵的液冷快充产品已经实现商业化量产,客户包括吉利、华为、理想等。
日丰股份超级充电系统
据日丰股份官方披露,其子公司上海艾姆倍新能源科技有限公司研发超级液冷大功率充电枪及超级充电系统目前已经完成核心技术开发及相关验证。根据网上相关资料,其充电功率非常高,充电电流能到600A。
日丰股份在2022年5月13日的业绩说明会中表示公司研发的超级液冷大功率充电系统是原创产品,电流最大可到1000A。
可以看到,国内厂商在快充连接这条路上竞争力十足。根据中信证券预测,到2025年国内充电枪市场规模将超过40亿元,其中液冷直流枪占比超25%,单价约3000-4000元。在产业变革和国内智能汽车品牌领先的推动下,国产快充连接器厂商有望凭借技术突破、快速响应以及成本优势,抓住机遇做到全球领先。
写在最后
新能源汽车快速充电的功率升级正在如火如荼地进行,特斯拉、国内造车新势力等都在加速全国超充站布局。随着充电功率的上升,为了使现有的直流快充连接器能支持更高的功率水平而不过热,连接器厂商纷纷在热建模、仿真技术、材料、冷却技术上开始创新与突破。新能源汽车何时能将充电时间缩短至10分钟甚至更低,还是很值得期待的。
新能源汽车快充连接挑战
近几年我们可以看到整个行业都在加快充电基础设施的建设,新能源汽车充电站也如雨后春笋般出现在城市的各个角落。虽然已经足够方便,但是现在也很难说这些充电基础设施能够快速地为汽车充电。民用新能源汽车还好,对于提供长途货运或者客运服务的新能源汽车来说,数个小时充电时间还是有些难以接受的。
目前市面上的新能源汽车快速充电器平均能提供50到200千瓦的功率,可维持一部普通的新能源汽车在一个小时内行驶320公里左右。数小时的充电时间显然不够,业界正在开发大功率充电HPC系统,想要实现在10分钟或者更短的时间内完成整个充电过程,就像燃油车加油一样快速而方便。和手机领域的快充趋势一样,新能源汽车对于大功率充电能力的需求无疑是强劲的。汽车工程师协会SAE、CharIN E.V. 、CHAdeMO等多个全球协会、组织都在推进全球新能源汽车的快速充电标准。
在不远的将来,直流超快充电肯定是能实现的,500kW甚至是1MW功率水平都是可能的。新能源汽车快充的需求很明显,但是想要安全可靠地实现却并不容易。充电相关的连接技术必须升级到能够处理10倍甚至20倍于当前电动汽车的电力,匹配快速充电连接的高充电电压和电流需求。连接插座、连接电缆和开关/接触器必须能够智能地管理此电力传输,处理热量、电弧和安全问题。
比如,HPC直流的高充电电流导致所有部件的温度强烈升高,当车辆不移动时因为没有可供冷却的对流,温度会进一步提升。因此,为了便于HPC直流充电,从充电站到汽车电池的完整电气系统需要进行电和热重新设计。否则电流越高,在不过热的情况下以同样的电压水平供电所需的电缆横截面就越大。对于连接器厂商来说,新的热建模、新的仿真技术、新的材料、新的冷却技术、新的电源管理技术等等都是需要很长时间去摸索的。
快充连接器与技术
几乎所有新型电动汽车设计都依靠快速充电来完善补充传统的充电技术,这是实现突破的根基。我们可以看一下目前一些连接器厂商已经推出的快充、超级快充连接器与相关技术。
HARTING COMBO DC快充连接器
作为宝马和大众集团的1级供应商,HARTING的COMBO系列用于连接快速充电站的组合2型充电,目前充电功率最高200kW(200 A / 1000V)。
COMBO DC快充连接器,HARTING
整个连接器无热表面,热管理十分出色,而且电缆横截面也非常小,提供了足够小的接触电阻。COMBO使用薄片“郁金香”形电插头,在数千次插拔后也能确保充电效果,接触材料上选择了具有卓越电流和电压特性的材料确保导电性能,外壳上玻璃纤维增强塑料既减轻了重量又保证了耐用性。据悉HARTING也在布局液冷技术,结合DC快充实现更高的充电功率。
史陶比尔QCC连接器
史陶比尔的高功率充电系统QCC自动充电连接,仅需充电二十分钟,即可连续作业四到五小时。QCC能实现高功率传输,确保锂离子电池和超级电容等储能设备的快速充电。QCC采用全封闭设计,插合及未插合情况下均能提供防水、防触摸保护,可承受高达1500V、670A的持续电流,1440A的短时电流。
QCC,史陶比尔
TE快速充电连接器
TE的快速充电产品组合相当丰富,也是特斯拉快充连接器件的供应商。TE的快充充电插座集成传感和驱动,在实现智能充电控制的同时,提供安全可靠的触摸安全操作和充电状态反馈。这些连接件还可以扩展,顺应车辆内多种多样的客户电气/电子架构,从离散的点对点操作到通过分布式智能控制等等。
TE
永贵超级快充连接
四川永贵则是国内超级快充的头部厂商,走的是液冷技术路线。液冷超充在相同充电电流的工况下,可以大幅减少导体的资源用量,同时还可显著减低易发热部位的温升,技术壁垒高。永贵电器表示,受新能源汽车行业高速发展的影响,公司得以积极争取新客户新项目,新能源汽车连接器、充电枪等拳头产品出货量不断提升,能实现最大电流600A、额定电压1000V的汽车充电。
目前永贵的液冷快充产品已经实现商业化量产,客户包括吉利、华为、理想等。
日丰股份超级充电系统
据日丰股份官方披露,其子公司上海艾姆倍新能源科技有限公司研发超级液冷大功率充电枪及超级充电系统目前已经完成核心技术开发及相关验证。根据网上相关资料,其充电功率非常高,充电电流能到600A。
日丰股份在2022年5月13日的业绩说明会中表示公司研发的超级液冷大功率充电系统是原创产品,电流最大可到1000A。
可以看到,国内厂商在快充连接这条路上竞争力十足。根据中信证券预测,到2025年国内充电枪市场规模将超过40亿元,其中液冷直流枪占比超25%,单价约3000-4000元。在产业变革和国内智能汽车品牌领先的推动下,国产快充连接器厂商有望凭借技术突破、快速响应以及成本优势,抓住机遇做到全球领先。
写在最后
新能源汽车快速充电的功率升级正在如火如荼地进行,特斯拉、国内造车新势力等都在加速全国超充站布局。随着充电功率的上升,为了使现有的直流快充连接器能支持更高的功率水平而不过热,连接器厂商纷纷在热建模、仿真技术、材料、冷却技术上开始创新与突破。新能源汽车何时能将充电时间缩短至10分钟甚至更低,还是很值得期待的。
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