無線交流充電的探索。雖然目前主流是有線傳導式充電,但無線充電(感應式)技術也在發(fā)展中。其原理是通過埋設于地面的發(fā)射線圈和安裝在車底的接收線圈,利用電磁感應原理隔空傳輸電能。對于交流無線充電,車輛仍需通過OBC將接收到的交流電轉換為直流。無線充電的優(yōu)勢在于無接觸、無磨損、自動化程度高,適合在特定場景(如出租車排隊站、機器人停車場)使用。但其缺點也很明顯:成本高昂、傳輸效率低于有線充電、對停車精度要求高、以及可能存在電磁輻射擔憂。目前仍處于商業(yè)化早期,是未來技術儲備的方向之一。無線充電在ISO15118標準里面已經(jīng)實現(xiàn),歐標新規(guī)要求增加交流樁PLC模塊以執(zhí)行該標準。對比直流樁來說交流樁功率小成本低所以還有很大的存在空間,增加交流樁PLC后不一樣了。新能源船充電交流樁PLC協(xié)議板

交流樁PLC是什么?PLC(power line communication)電力載波通信技術,是歐美標充電樁和車通訊的物理層實現(xiàn)方式,對應國標直流樁通過CAN和車通訊,PLC和CAN都是通訊總線。PLC特點是將數(shù)據(jù)調制成高頻信號后加載到已有的電力線上傳輸,不需要數(shù)據(jù)線。上世紀九十年代開始發(fā)展電力線窄帶載波技術,但干擾大不穩(wěn)定,本世紀初家庭插電聯(lián)盟成立,新的寬帶載波技術迅速發(fā)展,成熟穩(wěn)定,已廣泛應用在智能電網(wǎng)領域。寬帶PLC是調制頻率在2MHz~30MHz,窄帶PLC的調制頻率在1MHz以下。家庭插電聯(lián)盟制定了一系列電力載波通信規(guī)范,充電樁PLC采用了寬帶電力載波IEEE1901。歐美標充電樁通信物理層是PLC,應用層是ISO15118。直流樁控制板都內置了PLC,市面上大部分交流樁沒有PLC,如果要增加支持通訊協(xié)議就需要增加交流樁PLC協(xié)議板。歐洲新能源汽車交流樁PLC增加交流樁PLC后會使交流樁成本增加很多,不利于交流樁的普及。

將交流充電樁與可再生能源(主要是分布式光伏)結合,是走向真正零碳交通的重要路徑。在家庭場景,可以安裝“光伏+儲能+交流充電樁”系統(tǒng)。白天光伏發(fā)的電,優(yōu)先供家庭使用,多余的電可為車輛充電或存入儲能電池;夜間則使用儲能電池或谷電為車輛充電。在商業(yè)場景,停車場頂棚可以鋪設光伏板,形成“光儲充”一體化項目,實現(xiàn)能源的自發(fā)自用,降低運營電費成本,并提升綠色形象。這種模式需要能源管理系統(tǒng)(EMS)進行智能調度,以實現(xiàn)經(jīng)濟效益優(yōu)化。交流樁PLC為智能化充電以及安全健康的充電生態(tài)鋪設了道路。
智能充電與有序充電:提升電網(wǎng)友好度隨著電動車保有量的激增,無序的充電行為可能對局部電網(wǎng)造成很大壓力。智能充電技術應運而生,它使交流充電樁從被動的供電設備,轉變?yōu)槟芘c電網(wǎng)和用戶互動的智能終端。充電樁可以通過云平臺接收來自電網(wǎng)或能源管理系統(tǒng)的指令,根據(jù)電網(wǎng)的負荷情況,動態(tài)調整充電功率或啟停時間。例如,在用電晚高峰時段,平臺可以遠程降低區(qū)域內所有參與項目的充電樁功率,或延遲其啟動;待到深夜用電低谷時,再全力充電。這被稱為“有序充電”。對于用戶而言,他們可以在手機App上設置自己的出發(fā)時間,系統(tǒng)會自動計算并在電價便宜、電網(wǎng)“寬松”的時間段完成充電。這種模式實現(xiàn)了用戶、充電運營商和電網(wǎng)的三贏:用戶節(jié)省電費,運營商參與電網(wǎng)調峰獲得收益,電網(wǎng)則避免了擴容改造的很大投資,提高了現(xiàn)有資產的利用效率。而歐標新規(guī)要求增加交流樁PLC支持ISO15118協(xié)議,更好兼容智能充電。公共交流樁增加PLC協(xié)議板后會增強支付安全。

ISO15118是國際標準委員會和國際電工委員會制定的標準,定義了車和樁之間的通信協(xié)議,屬于軟件層面的內容。歐美標直流充電采了這個標準,目前市面上絕大部分交流充電不需要軟件協(xié)議,但歐盟新出臺法規(guī)要求接下來的交流樁都必須加交流樁PLC來支持ISO15118協(xié)議。ISO15118協(xié)議包含了直流充電和交流充電的內容。該標準已經(jīng)發(fā)布了兩版,2014年發(fā)布的ISO15118-2,和2022年發(fā)布的ISO15118-20。ISO15118定義了兩種充電模式EIM(外置刷卡)和PnC(即插即充)。2022年更新的標準加入了V2G放電和無線充電以及自動化充電等新技術,而且更強調通訊安全和充電生態(tài)的建立。我國的國標GB/T27930定義了直流充電軟件協(xié)議,它和ISO15118是對等協(xié)議,國標的更新標準朝更大充電電流發(fā)展,國標交流樁沒有軟件協(xié)議要求。交流樁PLC目前有EIM和PnC兩種工作模式,PnC模式離具體實施還有很長的時間。美標慢充交流樁PLC
交流樁PLC和車通訊后可以在輸出電壓電流前告知樁正常輸出的電壓電流大小。新能源船充電交流樁PLC協(xié)議板
車載充電機(OBC)的角色與瓶頸在交流充電的鏈條中,車載充電機(OBC)扮演著不可替代的角色。它是一個高度集成的電力電子設備,主要功能是將來自交流充電樁的交流電,轉換成動力電池所需的直流電,并控制充電的電流和電壓,執(zhí)行恒流、恒壓等精確的充電策略,以保護電池健康、延長其壽命。OBC的功率等級直接決定了交流充電的速度。目前,主流家用電動車的OBC功率在6.6kW到11kW之間,部分車型支持22kW。這就是為什么即使安裝了更高功率的交流樁,充電速度也可能無法提升的根本原因。OBC的技術發(fā)展也面臨著挑戰(zhàn),如提升功率密度(在有限體積內實現(xiàn)更高功率)、提升轉換效率(減少能量損耗)、集成車載DC-DC轉換器等功能,以及降低成本。未來,隨著電池容量的增大,用戶對充電速度期望的提高,支持更高功率的OBC可能會成為趨勢,但這需要平衡成本、重量和車輛空間布局。歐標要求交流樁支持ISO15118協(xié)議,這要求車內除了OBC還得加一個對接交流樁PLC的協(xié)議板。新能源船充電交流樁PLC協(xié)議板
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