原创：APEC2106见闻之二，人类如何应对电动汽车的超级充电要求？

电源老代2015

昨天在APEC2016的会场，老代碰到清华大学电机系的孙教授，孙教授提了两个问题：

1. 目前的充电桩建设过了几年就要改造，以后怎么规避类似的错误？
2. 随着电动汽车电池容量和快充功能的实现，充电桩如何设计来应对未来电动汽车的需要？

这两个问题是比较复杂的两个问题，如果要系统完整的回答要写好几千字，老代只是从充电模块和系统的角度简单做以回答：

1. 充电的速度和充电机的功率有关系，功率越大，充电的速度越快。初中物理学过P=U*I，要把P做大，无非就是提高充电电压U或者提高充电电流I，超级充电的思路无非从这两个方向入手。

2. 电动车的发展历史和未来的需求。电动车由于受制于电池技术，在过去的发展过程中，电动汽车的电池容量都不大，导致过去和现在很多汽车都是过渡产品。电动汽车未来的终极发展目标肯定是和燃油车一样的用户体验，彻底消除人类的里程焦虑和充电困惑（目前的大部分快充时间在30分钟，未来要控制在12分钟之内）大家过去的充电桩的设计考虑的是满足当时汽车的标准，但是在电动汽车发展的过程中，很多早期的桩子就面临彻底报废的情况。例如安徽当时根据江淮汽车的需求建的20KW-30KW的桩子，这些桩子在面临新的60KWH甚至跟高85KWH的新车型的需求时，必须彻底拆除，因为客户没法忍受高达两个小时的快充时间；另外一个例子就是早期的有些充电桩的电压等级只到450Vdc，当新的车型例如腾势面市后，由于腾势的充电电压要做到将近500V，这样的情况就出现了充电桩限制了电动汽车的发展的情况，腾势的车在很多450Vdc的桩上永远充不饱电，造成了电池设计的巨大浪费。老代的观点，充电桩是为电动汽车服务的，不能限制了电动汽车的发展，未来为了提高续航里程，电动汽车提高电压是必然趋势，目前的低压模块500Vdc不应该大力发展，否则会限制行业的发展，虽然现在的750Vdc模块在300V-400V的充电平台电压效率底2%-3%,老代认为在当前的情况下，保证充电桩系统的可用性比效率更重要，消费者需要的及时充上电，两到三个点的效率倒是其次。

3. 未来超级快充的方式只有直流系统。在市场上BYD也在推广交流的快充方案，但是由于电压等级限制在最高380V的等级，而且受制于双向逆变驱动的功率，目前的最有可能的充电功率只能控制在38KW的交流输入，考虑到2%的损耗，交流快充的最大充电功率限制在37ＫＷ左右。根据德国大众企业的电动汽车的发展预测，对于电动汽车充电发展，分为三个阶段，参见下图：

第一阶段，交流慢充；第二阶段：交流慢充和直流快充并存；第三阶段：超级直流充电，最高电源1000Vdc，最大电流做到350A，也就是350KW。请见下图：

老代把大家现在的充电平台充电2.0平台，在向充电3.0平台的过程中，目前可行的是采用充电2.5平台： 即最高电压设置在750Vdc，最大电流在250A。但是人类的终极目标是更高电压900Vdc(中国标准）或者1000Vdc（欧洲的建议），充电枪的充电电流从目前的250A到未来的350A，也就是充电3.0时代。中国的充电桩标准顶层设计者已经着手做1000V400A的实验，如果各种实验的数据支撑，未来中国的单枪充电功率会到400KW，如果有些车可以设计双枪插入充电，单车800KW的充电效率不是没有可能。

4.人类不同于动物的根本区别在于不断的学习和总结，把原来出现的问题变成教训，把成功的经历变成经验。中国的充电桩每隔几年就要大变或者拆除，都是由于在建设初期的考虑不周：第一是设计之初功率上的不足，例如安徽的20Kw-30KW充电桩；第二是电压等级太低，例如早期的450Vdc没法充腾势汽车；第三是早期的模块技术都是恒流模式，在低电压段功率急剧下降，导致实际的充电功率远小于额定的标定功率。要避免这些问题，就要从三个方面入手：第一是充电桩系统要做到柔性扩容，即能够满足现在要求，也可以通过扩充模块满足未来的要求；第二是尽量推出更高电压的宽范围模块，尽量避免目前500Vdc电压平台充电桩的建设；第三是同样功率的模块，尽量采用输出电流更大的恒功率模块，而且恒功率的电压范围要足够的款。当然这些只是关于充电容量基本的要求，限于篇幅有限和时间，简单的回答了孙教授的第一个问题，今天只谈到这里。

当然，超级充电技术不仅仅是对电动汽车的要求，无独有偶，其实目前对大部分最迫切的是几十亿用户的智能手机超级充电技术，老代在19号到北京转机时，发现下面的广告：

要把传统充一个多小时做到5分钟快充，对做电源的来讲，把目前5V2A的适配器做到更大功率是没有任何问题，目前的瓶颈就是充电接口的接触电阻和电池的接受电流的程度。受制于材料技术，如果在目前接口不变（2A）的情况下做到快速充电，昨天在TI的展台，老代发现他们的方案就是把5V的充电电压线性调节到12V，从而满足了不同客户的快充需求。见下图：

这款产品就是通过充电的USB，由手机的APP来发送电压要求，而充电器根据手机的要求做到5V到12V的电压调整。

虽然手机的快速充电了电动汽车的快速充电充电从功率上不在一个数量级，但是原理上还是一样，根据公式P=U*I，当电流受制于线缆或者接口没法增大时，提高电压等级只能成为唯一的选项。超级充电桩未来的思路也莫过于如此。

代新社于Long Beach，当地时间2:15AM,3月23日