电动汽车充电桩的发展趋势及面临的挑战.pdf

2016 6 301 电动汽车电动汽车充电充电桩桩 的发展趋势及面临的挑战的发展趋势及面临的挑战 深圳茂硕电气有限公司深圳茂硕电气有限公司 胡炎申胡炎申 2 电动电动汽车产业汽车产业的发展背景的发展背景 2016 6 30 目录目录 3 国内充电桩发展及支持政策国内充电桩发展及支持政策 2 1 5充电桩技术发展趋势充电桩技术发展趋势 3充电桩技术方案充电桩技术方案 7发展中的无线发展中的无线充电充电技术技术 4充电模块充电模块关键关键技术技术 2016 6 30 4 在美国 电动汽车的销量已占全球的45 截止至14年6 月 美国已经卖出了累计22 7万辆电动车 电动车在美国 之所以能够如此有人气 与美国政府对充电桩建设的重视 密不可分 ChargePoint是美国最大的电动车充电桩服务商之一 目 前 它们已建的充电桩占全美充电桩数量的40 另外 市民还能通过手机下载App来寻找附近空闲的充电桩 甚 至还能通过购买充电桩 一秒变 桩东 国外充电桩发展状况国外充电桩发展状况 美国美国 2016 6 30 5 作为宝马 奔驰和奥迪的故乡 德国也很注重电 动车的发展 而且 政府规划在2020年前 德国 上路的电动车要达到100万辆 将针对大城市与 交通要道 至2017年计划建成400个快速充电桩 要求半个小时内必须让电动车充满80 电量 而 且还要统一使用具有欧洲标准连接器 将电动汽车充电装置集成到传统的路灯上 柏林 首批4个集成了汽车充电装置的传统路灯杆于 2014年12月改造完毕 正式投入使用 国外充电桩发展状况国外充电桩发展状况 德国德国 2016 6 30 6 日本与美国一样 同样也是电动车大国 随着市民对充电 桩的需求越来越大 充电桩的数量也越来越多 日产汽车 公司报告显示 公共场合充电桩和家用充电桩数量达到 40000 超过了日本34000的加油站数量 而且 充电桩的建设不仅有政府在推进 丰田 日产 本 田 三菱这四本土大车企还与日本政策投资银行共同成立 了 日本充电服务 公司 主动担当起在承担起在充电桩 的安装成本和8年的免费保修 此外 日本便利店巨头例 如全家 罗森等也纷纷举手表示愿意加快充电设施的建设 期待以此增加人流量 最终达成共赢 国外充电桩发展状况国外充电桩发展状况 日本日本 2016 6 30 目录目录 7 2 国外充电桩发展状况国外充电桩发展状况 1 5充电桩技术发展趋势充电桩技术发展趋势 3充电桩技术方案充电桩技术方案 7发展中的无线发展中的无线充电充电技术技术 4充电模块充电模块关键关键技术技术 2016 6 30 82016 6 30 9 截止截止2015年底 全年底 全 国充电桩约国充电桩约4 9万万 个 充电站约个 充电站约3600 座座 国家能源局提出国家能源局提出 2016建设充电桩建设充电桩86 万个 充电站万个 充电站2000 座座 2016 6 30 10 国家国家领导支持充电桩发展领导支持充电桩发展 国家主席习近平国家主席习近平2015年年5月月24日指出 日指出 发展新能源汽车是迈向汽车强国的必发展新能源汽车是迈向汽车强国的必 由之路由之路 李克强总理李克强总理2015年年9月月23日主持召开日主持召开 国务院常务会议 部署加快电动汽车国务院常务会议 部署加快电动汽车 充电基础设施和城市停车场建设 补充电基础设施和城市停车场建设 补 公共服务短板促进扩内需惠民生 公共服务短板促进扩内需惠民生 今年马凯副总理进行多次调研 重点今年马凯副总理进行多次调研 重点 关注充电设施建设关注充电设施建设 2016 6 30 11 20142014年年7 7月月 国务院办公厅印发 关于加快新能源汽车推广应用的指导意见 国务院办公厅印发 关于加快新能源汽车推广应用的指导意见 20142014年年8 8月月 财政部 国家税务总局 工信部联合下发了 关于免征新能源汽车车辆购置税的公告 财政部 国家税务总局 工信部联合下发了 关于免征新能源汽车车辆购置税的公告 国家发改委于正式下发国家发改委于正式下发 关于电动汽车用电价格政策有关问题的通知 关于电动汽车用电价格政策有关问题的通知 20142014年年1111月月 中央四部委颁布 关于新能源汽车充电设施建设奖励的通知 中央四部委颁布 关于新能源汽车充电设施建设奖励的通知 20152015年年3 3月 交通运输部发布月 交通运输部发布 关于加快推进新能源汽车在交通运输行业推广应用的实施意关于加快推进新能源汽车在交通运输行业推广应用的实施意 见见 20152015年年5 5月 财政部 国家税务总局和工业和信息化部发布月 财政部 国家税务总局和工业和信息化部发布 关于节约能源使用新能关于节约能源使用新能 源车船车船税优惠政策的通知源车船车船税优惠政策的通知 20152015年年9 9月 财政部发布了月 财政部发布了 关于关于2016 20202016 2020年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知 20152015年年1010月月 国务院办公厅印发国务院办公厅印发 关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见 到 到20202020年 基本建年 基本建 成适度超前 车桩相随 智能高效的充电基础设施体系 成适度超前 车桩相随 智能高效的充电基础设施体系 20152015年年1111月月 国家发改委 国家能源局 工信部和住建部在系统内部联合印发了国家发改委 国家能源局 工信部和住建部在系统内部联合印发了 电动汽车充电基础设施电动汽车充电基础设施 发展指南发展指南 2015 2020 2015 2020 充电基础设施发展的目标是到 充电基础设施发展的目标是到20202020年 建成集中充换电站年 建成集中充换电站1 21 2万万 座 分散充电桩座 分散充电桩480480万个 满足全国万个 满足全国500500万辆电动汽车充电需求 万辆电动汽车充电需求 20162016年年1 1月月 财政部 科技部 工信部 发改委 国家能源局联合颁布了财政部 科技部 工信部 发改委 国家能源局联合颁布了 关于关于 十三五十三五 新能源汽车充新能源汽车充 电设施奖励政策及加强新能源汽车推广应用的通知电设施奖励政策及加强新能源汽车推广应用的通知 十三五期间国家财政补贴最高 十三五期间国家财政补贴最高250250亿 亿 约占项目总投资的约占项目总投资的30 30 地方补贴 地方补贴20162016年年4 4月前落地 月前落地 充电桩利好充电桩利好政策政策 2016 6 30 12 1 GBT 18487 1 2015 电动汽车传导充电系统 第一部分 充电要求 2 GBT 20234 1 2015 电动汽车传导用连接装置 第1部分 通用要求 3 GBT20234 2 2015 电动汽车传导充电连接装置 第2部分 交流充电接口 4 GTT20234 3 2015 电动汽车传导充电连接装置第3部分 直流充电接口 5 GBT27930 2015 电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的 通讯协议 新国标规范设备制造新国标规范设备制造 2015年12月28日 历时两年修改之后 国家质检总局 国家标准委 国家能源局 工信部 科技部等部门正式发布4个新国标 并于2016年1月1日正式实施 新颁 布的电动车充电接口和通信协议重点解决了安全和兼容的问题 不仅对于电动车 和充电桩的技术要求以及关键部位的参数进行了界定 还增加了充电温度监控 机械锁与电子锁联动 绝缘检测和泄放电路等安全要求 优化了连接时序 明确 了电子锁的有关要求 提高了充电安全性 2016年5月 国家四部委正征集意见 将出台充电桩新国标执行办法 2016 6 30 目录目录 13 国内充电桩发展及支持政策国内充电桩发展及支持政策 2 国外充电桩发展状况国外充电桩发展状况 1 5充电桩技术发展趋势充电桩技术发展趋势 3 7发展中的无线发展中的无线充电充电技术技术 4充电模块充电模块关键关键技术技术 2016 6 30 14 充电桩 专业研发制造商 研发制造 电动汽车 动力电池 充电 提供动力 充电 充电设施 电动汽车产业链电动汽车产业链 2016 6 30 15 狭义 充电设施是为电动汽车提供电能的补给装置 充电设施直接接入电网 是电网的组成部分 广义 充电设施是为保证电动汽车和电网安全 可靠 经济地提供电能的充电 系统 以充电装置为载体实现电动汽车与电网的互动 包括充电设备 充电站 电网以及延伸的土地 运营 电价 营业模式等庞大系统工程 电动汽车充电设施是什么 电动汽车充电设施是什么 2016 6 30 2016 6 3016 根据电动汽车动根据电动汽车动 力电池组的技术力电池组的技术 和使用特性和使用特性 慢速充电慢速充电 快速充电快速充电 电池组更换电池组更换 根据提供电能的 方式不同 直流充电直流充电 交流充电交流充电 主要主要充电方式充电方式 2016 6 3017 充电方式比较充电方式比较 普通普通充电充电 慢充慢充 快速充电快速充电 快充快充 充电电流相对较小 对电网冲击充电电流相对较小 对电网冲击较小较小 输出功率大约在输出功率大约在3 5kW3 5kW到到1 10kW0kW之间之间 充电时间约充电时间约为为6 6 8 8小时小时 以较大电流充电 对电网冲击以较大电流充电 对电网冲击较大较大 一般充电电流为一般充电电流为150150 2 200A 00A 充电时间约为充电时间约为20min20min 60min60min 充电 充电 后行驶里程大于续航里程的后行驶里程大于续航里程的70 70 优点优点 投资小投资小 对电池的寿命影响小 对电池的寿命影响小 可利用电网低谷时段进行可利用电网低谷时段进行充电充电 缺点缺点 充电时间充电时间长长 优点优点 充电时间短充电时间短 与加油时间接近与加油时间接近 缺点缺点 对设备要求对设备要求较较高高 影响电池寿命 影响电池寿命 适应适应于白天运营 晚上停运的车辆 于白天运营 晚上停运的车辆 建在停车场 建在停车场 居民小区等居民小区等 一般家用 采用交流充电桩结合车一般家用 采用交流充电桩结合车 载充电机的形式 也可使用一体机载充电机的形式 也可使用一体机 适用于在车辆运行间隙要进行快速适用于在车辆运行间隙要进行快速 充电的场合充电的场合 建在建在现有加油站现有加油站 高速公路 高速公路服务区服务区 一般建成商用加电站形式 采用直一般建成商用加电站形式 采用直 流充电桩结合非车载充电机的形式流充电桩结合非车载充电机的形式 2016 6 3018 城市充电站城市充电站 高速公路快充站 主要建设高速 公路沿线 为乘用车辆提供快速 直流充电的场所 保障电动汽车 长途运行 集中充电站 主要建设在城市地 带 为专用车辆或社会车辆提供 直流充电 交流充电的场所 高速公路快充站高速公路快充站 充电桩安装形式充电桩安装形式 2016 6 3019 分散充电桩分散充电桩 路灯充电桩路灯充电桩 分散交流充电桩 分散布置在城 市区域 为乘用车提供交流充电 路灯充电桩 将路灯系统与充电 桩相结合 提高设施利用率 充电桩充电桩安装安装形式形式 2016 6 3020 充电站整体充电站整体系统架构系统架构 2016 6 3021 光伏储能充电站解决方案光伏储能充电站解决方案 2016 6 3022 公共电网公共电网 三相380V LED路灯路灯 三相整流三相整流 壁挂式充电机壁挂式充电机 240Vdc 光伏组件光伏组件 太阳能并网逆变器太阳能并网逆变器 风能并网逆变器风能并网逆变器 3D风机风机 新能源路灯充电站解决方案新能源路灯充电站解决方案 2016 6 3023 充电充电桩智能化管理网络桩智能化管理网络 2016 6 3024 充电充电桩系统构成桩系统构成 2016 6 3025 计量功能计量功能 计费功能计费功能 读写卡功能读写卡功能 人机交互功能人机交互功能 语音功能语音功能 电动汽车专用连接电动汽车专用连接 数据存储数据存储 通信功能通信功能 自检功能自检功能 参数设置参数设置 支持多费率支持多费率 安全防护功能安全防护功能 事件记录事件记录 软件远程升级软件远程升级 对时功能对时功能 停电写卡功能停电写卡功能 GPS定位定位 摄像头拍照摄像头拍照 人体感应功能人体感应功能 防撞震动检测防撞震动检测 广告灯箱广告灯箱 加密功能加密功能 充电桩功能充电桩功能 目录目录 26 国内充电桩发展及支持政策国内充电桩发展及支持政策 2 国外充电桩发展状况国外充电桩发展状况 1 5充电桩技术发展趋势充电桩技术发展趋势 3充电桩技术方案充电桩技术方案 7发展中的无线发展中的无线充电充电技术技术 4 2016 6 30 2016 6 3027 400 800 Vdc 200 750Vd c 三相三相充电模块充电模块系统系统架构架构 小车 小车 200 450Vd c 大巴 大巴 400 750Vd c 2016 6 3028 三相三相PFC电路拓扑电路拓扑 3 单相单相Boost 2016 6 3029 三相三相PFC电路拓扑电路拓扑 Vienna整流器整流器 CoolMOS 12 IPW65R041CFD 43 3A 650V Diode 9 DSE160 12A 52A 1200V 2016 6 3030 DC DC电路拓扑电路拓扑 两电平全桥两电平全桥 2016 6 3031 DC DC电路拓扑电路拓扑 三电平全桥三电平全桥 CoolMOS 16 IPW65R041CFD 43 3A 650V Diode 8 DSE160 06A 60A 600V 2016 6 3032 DC DC电路拓扑电路拓扑 串串 并组合结构并组合结构 2016 6 3033 Infineon整体方案整体方案 单相拓扑单相拓扑 2016 6 3034 Infineon整体方案整体方案 三相拓扑三相拓扑 2016 6 3035 整体方案整体方案 茂硕电气茂硕电气专利技术专利技术 2016 6 3036 充电可靠性关键技术充电可靠性关键技术 n不同电池的智能识别与适应 n高功率因数和输出电流和电压的稳定性 n多模块冗余并机技术 n对电网的低谐波影响 n快速充电的控制策略与方法 2016 6 3037 充电过程安全控制和管理充电过程安全控制和管理 1 构建包括电池管理系统 充电机 烟雾报警系统的充电安全监控 网络 2 基于极端单体电池参数充放电控制策略 采用充电机和电池管理 系统的闭环调节方式实现了充电过程的有效控制 动力电池组充电控制体系单体电压极限控制充电曲线 2016 6 3038 充电充电模块智能休眠模块智能休眠 根据输出电流的大小 自动关闭和开启充电模块 使系统尽可能工作在50 85 的负载率 从而提升系统工作效率 6A 模块 20A 模块 负载率20 负载率66 7 额定输出为30A 模块 模块休眠前模块休眠后 休眠 休眠休眠 休眠 休眠 休眠休眠 2016 6 3039 预充预充 恒流恒流 涓流涓流 结束结束 适合电池适合电池 锂电 镍氢 锂电 镍氢 充电结束 涓流充电 预充电 充电电流设定值 最高允许充电电压 电流 A 电压 U 恒流充电 智能多模式充电策略智能多模式充电策略 目录目录 40 国内充电桩发展及支持政策国内充电桩发展及支持政策 2 国外充电桩发展状况国外充电桩发展状况 1 5 3充电桩技术方案充电桩技术方案 7发展中的无线发展中的无线充电充电技术技术 4充电模块关键充电模块关键技术技术 2016 6 30 2016 6 3041 充电模块的发展趋势充电模块的发展趋势 1 价格 价格 0 28 w 0 25 w 0 20 w 2 功率密度 功率密度 3U 2U 1U 更小 更轻 更小 更轻 3 转换效率 转换效率 95 97 98 4 稳定性 稳定性 主要模块厂商 艾默生 奥特迅 中恒 通合 英 可瑞 泰坦 盛弘 许继 九洲 动力源 科华恒 盛 科士达 华为 麦格米特 菊水皇家 科华 汇业达 英飞源 茂硕电气 2016 6 3042 1 充电的互联互通 充电桩和不同的电动汽 车互相兼容 车主找到充电桩桩之后能充上电 2 信息的互联互通 用户用手机APP或者电 脑等网络平台搜索 就知道充电桩在哪 了解 充电桩的位置信息 状态信息 设备信息 3 付费的互联互通 支持微信 支付宝等网 络支付和各个银行卡等多种支付方式 充电充电桩面临的主要挑战桩面临的主要挑战 互联互通互联互通 2016 6 3043 配置一台双向变流器 晚上为电动汽车充电 将电动汽车 作为储能元件 白天电动汽车通过双向变流器向建筑放电 此种方式适合拥有独立建筑的家庭 电动汽车充放电的电动汽车充放电的V2H技术技术 2016 6 3044 新能源应用的典范新能源应用的典范 特斯拉汽车特斯拉汽车 目录目录 45 国内充电桩发展及支持政策国内充电桩发展及支持政策 2 国外充电桩发展状况国外充电桩发展状况 1 5充电桩技术发展趋势充电桩技术发展趋势 3充电桩技术方案充电桩技术方案 7 4充电模块充电模块关键关键技术技术 2016 6 30 2016 6 3046 同时充电的汽车数目有限同时充电的汽车数目有限 户外有线充电桩易受到侵害户外有线充电桩易受到侵害 建专用充电站占用大量用地建专用充电站占用大量用地 当前充电桩的缺点及其解决办法当前充电桩的缺点及其解决办法 2016 6 3047 u1 19世纪30年代 迈克尔 法拉第就发现 周围磁场的变化 将在电线中产生电流 u2 19世纪90年代 爱迪生光谱辐射能研究项目的一名助手 尼古拉 特斯拉就曾提出无线电