朱玉龙

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技术讨论|CharIN 的兆瓦充电系统更新

环形隧道

2022-10-10

作者:朱玉龙

CharIN 在前面几个月正式推出了用于重型车辆的兆瓦充电系统(MCS)直流快速充电连接器,并且给出了一些参考。和中国的换电方式平行在走的,就是 MW 级充电接口进入到加速落地的进程中了,欧洲和美国都在坚持走快速充电路线。

从欧美的观点来看

  • 重型车辆根据不同的梯度来配置不同的里程

  • 围绕配电和储能网络构建快充系统

  • 重卡和乘用车采用相似的可支持的结构发展

核心问题,还是要在不同国家去统一一个体系是很难得,而且也没办法局部去做尝试,所以只能统一基础设施和充电接口,让重型车辆具备一定的多样性。

从中国的观点来看

  • 设计专有的系统

  • 需要完整的基础设施做支持,灵活部署

  • 标准化过程是非常关键的,涉及整个换电底座和电池,需要有很强的协同效应

只要谁先跑通了,就能成为事实性标准,所以从换电重卡开始跑,到现在重点是在不同的应用范围,和不同的场景下去完善。有点像试验区的考虑方式。

▲图 1. 两种技术路线的差异

MCS 的部署

在看 MCS 的技术路线之前,首先看一下,一辆装满电池的重型卡车可以成为一个小型发电厂一样的存在,所以供给 4 个重卡充电的,需要配置典型的 3.75MVA 的容量。

▲图 2. 整体充电设施的布局

从物理布局上,由于重型车辆比较长,电池的更换会考虑电池布置的物理距离问题,从充电来看,把变压器和功率器件然后把整个系统分离,从物理距离和布局考虑,这事情相对来说更加符合常理。

如果从重卡换电的设计来考虑,就涉及到电池组之间需要靠近,物理空间多个电池会靠近。

▲图 3. 整体充电设施的物理布局

MCS 连接器的设计

CharIN 给出的 MCS 连接器的具体要求:

  • 单导电插头

  • 最大电压 1.250V

  • 最大电流 3000A

  • PLC + ISO/IEC 15118

  • 触摸安全(UL2251)

  • 充电连接器手柄上的软件解释覆盖开关

  • 遵守 OSHA 和 ADA(及当地同等标准)标准

  • FCC A 类 EMI(和当地等效)

  • 位于车辆左侧,大致与臀部高度

  • 能够实现自动化(支持充电机器人)

  • UL(NRTL)认证

  • 网络安全

  • V2X(双向)

MCS 的设计最大电流为 3,000A(3kA), 最高可达 1,250V(1.25 kV), 整体的设计规格最高的定义为 3,750kW(3.75MW)峰值功率。这和 CCS Combo(Type1 和 Type2)连接器的 350-500kW 高出接近 10 倍。

▲图 4.MCS 和 Combo1 和 Combo2 的设计规格差异

目前 MCS 连接器的工作原型已 = 在 Alpitronic 充电系统和 Scania 电动卡车上进行了演示,能够接收超过 1MW 的功率(在充电桩和电动汽车内部双向液冷的加持下,可以达到 3MW+)。根据 CharIN 的网站:

▲图 5.MCS 充电插座

在设计中,MCS 从一开始就是考虑 “基于全球统一的要求和制定全球标准要求的技术规范”, 这意味着整个标准设计是希望 MCS 用在全球范围内用于卡车、公共汽车(6 级、7 级和 8 辆一般商用车辆和超过 1 兆瓦的充电率)和潜在的其他行业,包括海洋、航空航天、采矿或农业。

▲图 6.MCS 充电接口

我的理解这可能演变成为一种 200kWh 以上电池的一种共通的充电方案,最终的 MCS 标准预计在 2024 年发布,这个方案和特斯拉两个方案可能会继续竞争。

小结:我们关注这个领域,主要看全球在这个领域的发展,当然由于每台重型卡车和其他车辆对电池需求量比较大,LFP 这种电池是比较好的选择。我估计下一步对于本国的电池需求拉动挺大的

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