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电动汽车充电补能效率亟待提升,车载充电机朝着大功率、集成化等方向发展

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 迪龙电源 

1. 全球汽车产业电动化进程持续加速,“充电补能”效率成为用户核心诉求。


当前,新能源电动汽车数量依然紧缺,外加换电模式尚未成熟,充电补能效率提升势在必行。

在全球新能源汽车供需两旺,电动化进程持续加速的大背景下,充电桩数量紧缺导致用户“充电一小时,排队四小时”的情况时常发生,为用户带来了充电补能焦虑。

同时,换电模式当下也面临行业标准不统一,难以推广落地的问题,预计短期内难以成为主流的充电补能方案。

在新能源汽车充电基础设施不完善的当下,里程焦虑问题极大影响用户的体验,充电补能效率的提升势在必行。

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如今,新能源汽车畅销车辆在动力性能、智能化和使用成本等方面相对传统燃油汽车已取得领先优势,但“长途出行续航不够”和“充电不方便”是当下新能源汽车的两大核心痛点。


充电补能效率的提升已成为用户的核心诉求,在此背景下,更加高效方便的充电技术亟待推出。

2. 交流慢充和直流快充均扮演着重要角色。

现今,交流慢充仍为主流,交流慢充是通过车载充电机(On-Board Charger;OBC)将电网的交流电转换为直流电输入到汽车动力电池之中,通常需要6~8小时的充电时长。

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交流慢充与直流慢充的主要区别在于是将充电机配置在车上还是充电桩上,配置在车上即为车载充电机,反之即为直流慢充桩。

把充电机配置在车上可以实现有插座即可充电,一定程度上缓解了终端用户出行的充电焦虑问题,而直流慢充则依赖外部直流充电桩,对公共直流充电桩覆盖率提出了较高的要求。

同时,各地颁布的地方性充电基础设施建设标准,引导自用充电桩宜采用交流充电方式,所以,相较于直流慢充,把充电机配置在车上,采用交流慢充才是主流解决方案。

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随着车载充电技术的不断发展,OBC的充电功率也在不断提高,从一开始的2kW、3.3kW发展到现今的6.6kW、11kW、22kW,充电效率在不断提升。

直流快充则是通过数百千瓦的大功率直流充电桩将电网的交流电转换为直流电并输入到汽车动力电池中,可以在一个小时内充电80%。

根据中国汽车工程学会《节能与新能源技术路线2.0》中充电基础设施建设目标,2025年-2030年慢充端口保有量有望达到1300万-7000万,快充端口保有量有望达到80万-128万,并建立以有序交流慢充为主,应急快充为辅的充电体系。

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快充能够高效率、短时间完成充电补能,极大缓解了用户的充电焦虑问题,但交流慢充具备低成本、易普及的优势,所以未来“交流慢充”和“直流快充”均扮演着重要角色。

3. 800V高压平台加速来临。

快充技术的核心在于提高整车充电功率,根据P=UI公式,快充升级的技术手段在于提高电压或提高电流。

提高电流将会带来更沉重的线束、更高的功耗以及更多的附属设备,而提高电压将会有更大的设计自由度,基于此400V电压平台有望向800V平台逐步演变。

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目前主流新能源汽车高压电气系统电压范围为230V~450V,统称为400V平台,未来电压范围为550V~930V,统称为800V平台。

由于当下充电补能效率已经成为用户的核心关注点,800V高压平台可以有效地解决补能焦虑问题,所以主流车企开始纷纷布局,800V高压平台趋势有望加速来临。

4. 车载OBC朝着双向化、集成化、高功率方向发展。

双向车载充电机具备向动力电池充电和由动力电池向外部放电的双向功能,能够拓展用户应用场景,进一步提升用户体验,具有来看有以下三种场景。

V2G,向电网传输电能,实现动力电池储能系统与电网间的能量双向流动;

V2H,向家用电器供电,实现动力电池储能系统向各类家用电器供电,方便用户出行野炊使用;

V2V,新能源汽车与新能源汽车之间传输电能,实现车与车应急充电,便于用户应对特殊场景。

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OBC的双向化需要将充电与放电功能模块集成到一个电力电子变换器中,实现高功率密度集成,降低产品成本与体积。

双向化可以丰富车载OBC的应用场景,同时可以通过高度集成提升产品效率,缩小产品体积,所以双向化是OBC重要的发展方向。

集成化,核心零部件的集成化设计可节省整车有限的空间,同时在OBC性能提升的同时可实现产品的小型化和轻量化,降低生产成本。

当下行业主流是将OBC、DC/DC变换器和高压配电盒三者或其中两者进行集成,称之为“二合一”或“三合一”,代表产品是迪龙新能源科技河北有限公司的M64三合一车载集成一体机和M22A二合一车载集成一体机。

高功率,伴随着新能源汽车续航里程的提升和电池容量的扩充,传统的3.3kW和6.6kW车载充电机已不能满足当下电动汽车的充电需求。

在800V高压平台趋势下,车载充电机正不断向着11kW和22kW大功率方向发展。

整体来看,未来车载充电机将会向更大的功率等级、更高的集成化以及双向化方向发展。