真视通研发总工程师 肖龙龙：《大功率超充技术探讨》

    5月23日，真视通军融科技发展（苏州）有限公司受邀参加2024第三届中国国际充电桩及换电站展览会、2024第十届中国国际电动汽车充换电产业大会，公司研发总工程师肖龙龙以《大功率超充技术探讨》为主题进行演讲。

    肖龙龙表示，从今年展会看，大功率超充桩、超充充电机等一系列超充产品如雨后春笋般层出不穷，已进入百花齐放、百家争鸣的态势，新能源充电桩行业真正进入了超充时代。  

    一 大功率超充市场前景

    随着电动汽车市场的快速增长，补能焦虑制约电动化进程，对大功率超充设备的需求也将随之增加。此外，技术进步也带来了大功率超充设备的性能和效率不断提升吸引了更多的消费者。

    01 从市场竞争格局来看：

    （1）市场参与者，主要包括传统汽车制造商、新兴电动汽车企业以及充电设备供应商等；

    （2）市场份额，即为了研究各市场参与者在大功率超充设备市场的份额，了解市场集中度和竞争程度；

    （3）竞争策略，分析各市场参与者的竞争策略，包括技术创新、价格战、服务提升等，以了解市场发展趋势。

    02 从政策支持来看：

    （1）政策文件，国家出台了一系列政策文件，鼓励和支持大功率超充设备的研发、制造，以及运营商投站和运营；

    （2）财政补贴，国家对大功率超充设备的研发给予财政补贴，降低企业的研发和制造成本；

    （3）税收优惠，国家对大功率超充设备的运营企业给予了税收优惠政策，降低企业运营成本。

    03 从行业法规来看：

    （1）法规监管，一系列法规对行业的生产、销售和使用进行监管，确保产品的质量和安全；

    （2）行业标准，规范了大功率超充设备的生产、销售和使用，提高了行业整体水平。

    二 市场运营投资与回报

    01 在设备布局规划方面，投建站点首先需要进行市场调研、选址分析和设备配置，其中选址至关重要，目前纯电动车的充电需求分为两类：目的地充电（家庭充电）和过程充电（A到B点充电），后者对电流功率的要求较高。在充电服务的定价策略方面，包括成本定价法、市场定价法和用户定价法。

    02 在运营商方面，除价格因素外，设备的维护与升级也是关键。定期检查和维护、市场导向升级和更新、设备监控和预警、远程OTA服务等都是必要措施。

    03 在设备投资成本分析方面，主要涉及制造成本、人才和人工成本、研发费用、运营和维护成本、电费及人员管理等费用，这些成本都需要合理控制，否则回报周期会过长。

    04 在运营收益预测方面，投资回报周期的预测基于设备售价、运营成本等综合因素，涵盖设备投资、运营成本和收益预测。投资回报评估集中在三个方面：投资成本、运营成本和收益预测。

    三 大功率超充技术分享

    从技术层面分析来看，充电堆主要由充电模块、监控模块、能量调度模块和通信模块组成，各模块相互配合，共同完成智能充电任务。充电堆通过监控模块实时监测电池的电压、电流和温度，并根据参数调整充电模块的输出，确保电池安全充电。通信模块连接云端服务器，实现远程监控和管理，提升充电堆的智能化和数字化水平。在场景应用方面，充电堆主要应用于在高速公路、港口、机场等人流密集区域，以及商业地带等车流量大、周转性比较快的场景中应用广泛，能满足高效快速充电的需求，如5分钟内充电可行驶200公里。

    充电堆有五种实现方式：

    全矩阵

    每个模块与每把枪通过继电器，实现模块输出的路径控制。全矩阵分为N进1出PDU和1进N出PDU，特点是按单个模块分配，无能量孤岛，支持液冷枪，便于模块化设计。缺点是继电器数量多，成本偏高，但规模化生产可降低成本。

    无极性矩阵

    模块按组分配，组数与枪数1：1。优点是继电器数量少，实现安全柔性充电，无能量孤岛，支持液冷枪。缺点是模块按组分配，组数与枪数1：1，不利于模块的设计拓展。

    环形

    模块输出通过继电器串联形成环状结构。

    环桥

    在环形基础上加桥接继电器，增加多条分配路径。优点是继电器总量少，按单个模块投切，扩容灵活。缺点是能量路径长，继电器容量要求高，容易形成能量孤岛，支持液冷枪有难度。

    双矩阵

    由两个全矩阵组成，枪端增加桥接继电器。优点是继电器数量少，缺点是灵活性略有牺牲，在一个枪充电时，另一个枪无法借用能量。

    四 大功率超充制造应用

    做好充电堆必须满足铜排、1代PDU、2代PDU三种实现方案，同时满足易组装、易调试、易维护、快维修这些特点，实现方案具体如下：

    （1）铜排：组装工艺复杂，线路和调试均较为复杂。

    （2）第一代PDU：采用模块化和插接端子设计，组装、调试和维护简单，实现快速维护。

    （3）第二代PDU：采用模组化和铜排连接设计，同样具有简单组装、调试和维护的特点，实现快速维护。

    01 第一代PDU的特点包括：

    1.高压直流继电器进行能量路径切换；

    2.模块化设计，便于组装和维护；

    3.配备可视化面板，便于排查；

    4.快速插拔端子缩短维修时间；

    5.提供多种型号，如1进4出、1进6出、1进8出、4进2出等；

    6.支持20KW、30KW、40KW模块。

    02 第二代PDU的特点包括：

    1.采用磁保持大电流继电器进行能量路径切换；

    2.PCB板载设计简化生产工艺，减轻重量，提高空间利用率；

    3.多重安全检测冗余，确保充电可靠；

    4.模组化设计，现场更换快速；

    5.控制线路线束化，缩短生产维修时间。

    03 第二代PDU展示的超充方案有以下优势：

    1.支持单系统32个模块的功率分配和16把枪接入；

    2.采用磁保持大电流继电器进行能量路径切换，成本更低；

    3.功率分配最小颗粒度为一个模块；

    4.集成化PDU和模组化设计，便于安装和维护；

    5.控制线路线束化，缩短生产维修时间；

    6.每个模块输出具有独立电压采样，确保功率分配安全；

    7.支持液冷枪、液冷模块和独立风道模块（静音模块）；

    全柔性分配，提供最小功率保障，遵循先请求先分配，超充优先的原则。

    五 大功率超充技术创新方向及影响

    在当前的科技浪潮中，创新的挑战与机遇并存，特别是在充电堆领域，技术挑战、市场机遇和政策支持共同推动着其向前发展。充电堆的未来发展将聚焦于三个主要方向：

    1.无线充电技术，这一技术将极大地提升充电堆的便捷性，减少线缆的束缚，同时提高充电效率，为用户提供更加流畅、自由的充电体验；

    2.智能充电技术，通过引入智能充电技术，充电堆将具备更高的智能化水平，能够根据电动汽车的实时需求自动调整充电参数，进一步提升充电效率；

    3.快速充电和液冷超充技术，这一技术在市场上已得到广泛应用，其高效充电速度和安全的充电环境深受用户喜爱。

    技术创新在充电堆中的持续应用，不仅推动了充电桩的未来发展，也带来了充电效率的大幅提升。特别是液冷技术的应用，无疑进一步增强了充电堆的安全性。在新能源领域，充电堆技术不仅服务于新能源汽车，还可以扩展到光储充、大功率直流母线配套等多个领域，展现出广泛的应用前景。同时，充电堆技术的创新也对充电设备产生了深远影响。它提升了充电设备的性能，如充电速度和充电效率，为用户带来了更好的充电体验。此外，技术创新还降低了充电设备的成本，推动了市场的扩大，吸引了更多企业和投资者进入充电行业，促进了整个行业的蓬勃发展。对于电动汽车行业而言，充电堆技术的创新同样具有重要意义。

    肖龙龙表示，充电速度的提升和充电设施的普及，不仅缩短了用户的充电时间，提高了用户体验，也彻底解决了补能焦虑问题。同时，随着续航里程的增加和充电设施的普及，电动汽车的推广和普及也将进一步加速。