充電5分鐘行駛400km,新一代ChaoJi充電技術瞭解一下

6月19日,中國電力企業聯合會、國家電網有限公司與CHAdeMO協議會、東京電力控股株式會社共同主辦的新一代電動汽車充電技術中日聯合發佈會在北京舉行,發佈了新一代ChaoJi充電技術白皮書與CHAdeMO3.0標準。

新一代的ChaoJi充電技術路線發端於電動汽車大功率充電需求,是一套完整的電動汽車直流充電系統解決方案,解決了國際上現有充電系統存在的一系列缺陷和問題,在充電安全、充電功率、結構設計、向前兼容性及面向未來應用方面進行了全面提升。ChaoJi充電技術的誕生為世界提供了一個統一的、安全的、可靠的、低成本充電系統解決方案。

目前的實車測試結果顯示,ChaoJi充電技術的最大充電電流可達360A,未來目標是充電功率可高達900kW,僅需充電5分鐘就能行駛400km,電動汽車充電將變得更加方便快捷。同時,由於ChaoJi緊湊的設計以及可擴展性,可以使之運用於中小功率的應用場景,覆蓋主流乘用車領域的同時,還兼顧了重載車輛以及輕型車輛等特殊要求,大大擴展了其應用範圍。

隨着ChaoJi充電技術的普及和發展,電動汽車車主的用車體驗將大幅提升,不敢開電動汽車出遠門、特殊電動車輛需特殊對待等諸多問題將逐步迎刃而解。未來,與給燃油汽車加個油的時間相比,使用ChaoJi充電技術的電動汽車同樣可以在相同時間內加足電力、整裝待發。

下一步,中日將積極攜手營造ChaoJi充電技術的產業生態環境,聯合國內外的汽車製造廠家,同步進行充電技術的升級和標準的國際化。通過國際合作,推動新一代ChaoJi充電系統納入國際標準,使ChaoJi成為具有全球兼容性的通用標準。

ChaoJi是什麼?

隨着我國新能源汽車產業規模化發展,新能源汽車安全、充電體驗等產業發展瓶頸不斷凸顯,成為制約產業健康持續發展的重要因素。目前,充電體驗差是新能源汽車用户反映的主要問題,表現在充電時間長、充電互聯互通差,為充電耗費的時間過長,降低了對新能源汽車的接受程度。電動汽車和充電設施從現在的百萬級向千萬級發展來看,需要提前研究、提前佈局未來的充電技術發展方向。

一、 ChaoJi技術方案概述

電動汽車新一代的ChaoJi充電技術路線發端於電動汽車大功率充電需求,是一套完整的電動汽車直流充電系統解決方案,解決了國際上現有充電系統存在的一系列缺陷和問題,在充電安全、充電功率、結構設計、向前兼容性及面向未來應用方面進行了全面提升。ChaoJi充電技術的誕生為世界提供了一個統一的、安全的、可靠的、低成本充電系統解決方案。ChaoJi寓意更快捷、更安全、更兼容。

二、 ChaoJi技術方案的發展歷程

2016年3月,能源行業電動汽車充電設施標準化技術委員會啓動了大功率充電的探索工作;

2017年5月,充電設施標委會大功率充電技術與標準預研工作組成立,提出了大功率充電接口設計思路、啓動大功率充電示範項目建設;

2018年,中國電力企業聯合會與日本電動汽車快速充電器協會(CHAdeMO協議會)簽署了技術和標準合作協議,共同推動大功率充電領域技術研究與國際標準制定;

2019年,北京、南京、濟南、許昌、深圳和常州等地建成大功率充電示範站,示範項目採用ChaoJi技術的大功率充電設備及液冷充電槍,對北汽、一汽、奧迪、戴姆勒等不同車型開展了實車測試;2019年7月,在日本東京舉辦的第一屆新型充電接口項目國際會議正式將中國提出的新一代充電技術命名為ChaoJi,寓意更快捷、更安全、更兼容。來自中國、日本、德國、荷蘭、意大利、澳大利亞等國的專家成立聯合工作組,共同推進ChaoJi項目的技術研究、驗證和國際化;2019年10月,在中國上海舉辦電動汽車大功率充電技術與標準預研工作總結會,全面展示研究成果,獲得日、美、歐等國專家的廣泛認可;

2020年3月,國家電網有限公司組織編制ChaoJi充電技術白皮書,全面闡述了ChaoJi充電系統、通信協議、連接器等技術方案、未來標準和產業規劃等。日本基於同一解決方案同步編制了新一代充電標準CHAdeMO3.0。

三、 ChaoJi技術應用場景

ChaoJi的最大充電功率可以達到900kW,最高可以實現充電5分鐘行駛400公里的目標。同時由於ChaoJi緊湊的設計以及可擴展性,可以使之運用於中小功率的應用場景。不但覆蓋了主流的乘用車領域同時也兼顧了重載車輛以及輕型車輛等特殊要求,大大擴展了其應用範圍。

四、 ChaoJi技術特點

ChaoJi充電技術是基於國際三種主流直流充電系統和充電接口技術研發的面向下一代的全球統一的充電接口技術,在完全向前兼容原有系統的基礎上,考慮了未來技術的發展趨勢,實現了傳導充電技術路線的升級。

1) 解決現有問題。ChaoJi充電系統解決了現有2015版接口設計上的固有缺陷,如公差配合,IPXXB安全設計、電子鎖可靠性以及PE斷針和人體PE的問題。在機械安全、電氣安全、電擊防護、防火及熱安全設計上有了大幅度的改進,提升了充電安全性和可靠性。

2) 引入新的應用。ChaoJi充電系統已經率先在大功率充電中得到應用,最大充電功率可提升到900kW,解決了一直以來存在的續航里程短,充電時間長的問題;同時為慢充提供了新的解決方案,加速了小功率直流充電技術的發展。

3) 適應未來發展。ChaoJi充電系統也為今後的技術升級做了充分的考慮,包括具有超大功率的適應能力、支持V2X、信息加密、安全認證等新技術應用,支持未來通信接口從CAN向以太網升級,為千安以上超大功率充電預留了升級空間。

4) 兼容性好,不改變現有車樁產品。採用適配器方式解決了新車到老樁充電問題,避免了對原有設備和產業改造的難題,可以實現技術平穩升級。

5) 與國際接軌,引領發展。ChaoJi充電系統在研究過程中,就充電連接器接口、控制導引電路、通訊協議、向前向後的兼容方案以及國際標準化等方面與日本、德國、荷蘭等專家開展了深入的合作,進行了充分討論與信息交換,為ChaoJi充電方案成為廣泛接受的國際標準奠定了基礎。

ChaoJi的推廣與應用

中國科學院院士、清華大學教授歐陽明高表示,Chaoji充電技術的特點主要體現着在便捷性和兼容性。

便捷性體現在快充,我們現在的目標應該是充電五分鐘續航200公里,對於轎車來講是可以解決客户的需求的。當然快充需要我們關注安全性和耐久性,快充會導致電池負極的電位急劇的下降,從而產生析鋰,不僅會帶來壽命的問題,也會帶來安全問題,所以我們必須發展無析鋰的快充技術,要發展新的熱管理技術來保持無論多快,我們電池的温升不要超過45攝氏度,同時,還要考慮冬天低温下充電,需要用新的快充技術,來滿足我們既便捷又安全,電池壽命還長的目標。Chaoji充電技術的兼容性體現在和現有設備的兼容方面,我們將來總的功率並不變,但是我們將現行並行的慢速直流充電,發展成串行的快速充電,只是改變了我們充電的模式,這樣就有很好的兼容性。

ChaoJi技術是多國進行討論的結果,是國際合作的結果。我深信電動汽車的發展,標準也需要國際化,因為只有這樣才能在公平的市場環境中,進行公平的競爭,來促進電動汽車的普及,在這中間充電設施起到了一個至關重要的作用,通過國際標準化來帶動我們電動汽車的快速普及。

充電技術能把電動汽車跟能源連接起來,通過大規模的普及,我們的電動汽車就能作為一個儲能的裝置,解決我們大規模可再生能源的引入,最後帶動我們能源轉型和可再生能源的革命,實現人類低碳可持續發展。

國網電動汽車服務有限公司副總經理闕詩豐談到大功率充電與電網協同時表示,ChaoJi技術的推廣和應用對於提高我們充電的快捷性和安全性,推動國際標準的統一接口,提升用户的充電體驗,加快電動汽車的推廣應用具有重要的意義。大功率充電一定會給電網帶來一些負荷的衝擊,但是這個問題我們已經考慮到了,所以在整體方案和未來部署的時候,我們會做一些優化和調整,我們會考慮到每個區域電網和配網負荷的需求特性,然後去考慮配置大功率的充電設備。我們也會加強車和網之間的互動,提高我們電網系統的調峯能力。我們還會採用一些光充儲技術。在某些需要電源而又沒有電源的地方,提供一些額外的配網能量,形成和我們電網良性互動的良好局面。

在整個ChaoJi充電技術的應用方面,我們始終着重要構建一個完善的產業生態環境,我們會和主機廠聯合開展一些技術的應用,包括下一步的升級和國際化的工作,新老接口的兼容,讓主機廠在整個汽車生產,不會形成太大的壓力,實現用技術來引領整個充電標準提升的平穩過渡,這樣可以保證它的經濟性,也能保證它的安全性。

東京電力公司首席專家,經營戰略研究院院長長崎桃子祝賀ChaoJi白皮書和Chademo 3.0技術文件的發佈。她認為,電動汽車充電系統的統一不僅是電動汽車推廣者和電動汽車基礎設施行業的夙願,因為它可以實現統一,並且不會浪費任何現有的充電基礎設施,也是電動汽車行業認同的最合理的解決方案。CHAdeMO標準是唯一能夠使量產的電動汽車具有雙向充電功能的技術文件,很高興通過ChaoJi項目實現充電標準的統一。

寧德時代乘用車解決方案部副總裁王升威表示,要實現新能源汽車對傳統燃油車的全面超越,需要在兩大領域形成快速的突破,其中第一個領域是續航里程帶來的里程焦慮,目前隨着新能源電池的快速發展,整車的續航里程已經得到快速提升,可以説目前續航里程,帶來的里程焦慮,已經不是當前的主要矛盾,第2個問題是以充電時間為代表的使用便利性,仍是行業的一大短板,是阻礙新能源汽車快速推廣和普及的主要障礙。要實現大功率充電的應用,需要車、電、充電樁、網各領域協同合作,也需要中日兩個新能源大國的密切配合,共同推動技術產品標準基礎設施等方面的研究制定和實施。

作為一個電池生產公司,寧德時代在快充鋰離子電池方面,有着快充電芯的開發和應用經驗,先後開發了“快離子環”, “超電子網”等核心技術,極大的提升了鋰離子電池的快充能力,目前已經可以實現充電15分鐘續航400公里這樣一個目標。CATL在快充鋰離子電池的研究,目前可以支撐多種場景的應用需求,從低速電動車的慢充,到私家車的40分鐘以內,運營車的30分鐘以內的快充,還有高端車豪華車,超級跑車15分鐘之內的超級快充,都可以滿足這些需求。可以説目前,就鋰離子快充電池而言,已經不是大功率充電的瓶頸,它完全可以支撐我們項目的推廣和應用。

IEC SC23H 主席Gacomo Scainelli評價道,ChaoJi在近年所有模擬測試中的表現,讓我認為ChaoJi 是當前最好的連接器技術,它代表了電動汽車充電連接組件的技術水平,ChaoJi可能是未來統一的直流充電連接器的雛形。作為IEC SC23H主席,我希望這個項目能儘快進入IEC以便所有的國際社會都能使用。

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