2023年12月19日-21日,由中国电动汽车充电基础设施促进联盟、中国汽车工业协会充换电分会、杭州市富阳区人民政府联合主办的“2023中国汽车充换电生态大会”在杭州举办。本届大会以“迎接新挑战,全面推动充换电基础设施高质量发展”为主题,设置了“1+1+6+N”场会议和发布,即1场闭门会议+1场大会论坛+6个主题论坛+N场重磅发布,会议围绕“充换电基础设施建设”、“充电桩下乡”、“高品质充电服务”、“换电模式”、“海外出口”、“车网互动”等方面进行深入交流,研讨构建产业高质量发展格局的对策、方法与路径。其中,在12月21日上午进行的“主题论坛五:充电桩出口海外实践与探索”环节,深圳市科华恒盛科技有限公司海外产品总监侯泽治发表了精彩演讲。以下内容为现场演讲实录:
当然我们自己现有的充电模块最早是自研自用,我们的充电模块基本上在国内运用稳定,这样可以把我们比较可靠的产品推向海外。当然我们之前在日韩、欧洲也有小份额的应用,现在因为深圳科华作为科华的充电桩品牌是在国内做到TOP10,算是一家比较知名的企业,所以我们有在帮助国外的充电桩品牌引用我们的模块,也包括国内的充电桩桩企也可使用科华的充电模块,大家一起把海外的市场和现有海外的快速发展的蓝海趋势真正利用起来。
刚才有很多人从各种角度展示了现有的汽车电动化的状态,我这边是用一个禁止燃油车计划目标来做展示。其中英国在2020年宣布,在2035年将在英国全境内禁售燃油车,包括乘用车、货车还有混动车型。欧盟27国经过多轮的磋商,也在去年6月份决定2035年在欧盟的全境内禁售燃油车,这都是从国家层面禁售燃油车的目标。中国最早是海南省,去年宣布海南岛岛内在2030年禁售燃油车,这也是中国公宣最早的省份。同时美国加州将在2035年禁售燃油车,同时预计有15个州会跟进加州的政策。在碳中和的大背景驱使下,汽车电动化的浪潮已经席卷全球。这是通过车企对燃油车的停售计划看到电动化的浪潮,比如各大车企,基本上从2025年到2050年之间,会慢慢停售自己的燃油车品牌,改成电动车的趋势。
应对汽车电动化趋势,对于全球的充电市场和充电基础设施建设将有非常广阔的增长。我这边参考了一个预测数据,在2025年,全球的充电桩市场的容量将达到1674亿,比2022年的402亿增长3倍多,是22年的4倍。直流充电桩海外的增长速度更快,因为海外布局的直流桩是点的布局,不是中国一样都是充电站,一个站点里面就几十台桩,它可能一个站点里面几个桩,所以车桩比是比较高的,有比较大的空间。2025年比2022年的数据,预期将增长10倍,这是在2025年慢慢会远超国内市场份额,所以海外市场的空间非常广阔。应对充电模块作为充电桩的主要配件也将迎来巨大的市场机会。
我这里再介绍下充电模块技术的发展趋势,现有的应用的充电模块可能包含ACDC的充电模块,还有DCDC充电模块,双向V2G的充电模块。ACDC用于单向的充电桩,这是应用最广泛、最多的充电模块,DCDC可以应用于光伏对电池的充电,电池对车端的充电,可以应用在光储充项目或者储充项目中。V2G模块可能要解决以后的车网互动功能或者是能源电站。
对于模块的关键技术当然是电力电子技术,科华作为电力电子技术有35年的经验,这也是我们的一个强项。大家在行业内对于模块的关键技术可能都是围绕高效率的应用,从拓扑的选型,大家可能会选择更高效的软开关拓扑,一直都应用在模块的工作中。同时最近一些新的机型会运用到高效的碳化硅器件,对于高效的器件在有高效拓扑的保证下可以使产品的效率进一步提升。同时我们的模块也会追求智能化方向发展,现有的是通过双DSP的智能控制,基本是控制方面的主流方案。
对于模块未来的发展方向可能从几个角度,输出范围将会越来越宽,最早可能模块是500伏,日本的标准最早就是定在500伏以内,发展到750伏,现在已经到1000伏。欧美制定了兆瓦级标准,把输出电压制定到了1250伏,输出的范围会越来越宽,输出的电压会越来越高,对于模块也会设计出相应的产品。
模块的大功率化也是一个现有的趋势,因为整桩的功率越来越高,大家的集成度会越来越高,同样需要模块的功率更大一些,可以减少模块的安装空间,降低整桩设计成本。从最早15K、20K的模块在2020年前是主流,从2021年之后,30K、40K的模块开始成为主流,未来更大的50K、60K的模块可能会向风冷、液冷方向,液冷也是模块的一个发展的主要方向。
功率越来越大,但同时也要求尺寸越来越小,对于模块高功率密度的要求会慢慢提高。同时对于噪音这块,比如日本的标准,要求整桩的噪音要65db,对于模块的噪音要求也会更高,这也是对模块的厂家、供应商提出要有噪音的解决方案。模块会越来越向标准化发展,比如像模块通讯协议的标准化,还有尺寸的标准化,这样更有利于桩企的更新替代。
结合多年来科华的模块在市场的应用经验,我们总结了一些市场面临的痛点,比如终端客户更关心充电桩的效率是否节能、是否省电,最终取决于模块的效率、模块的损耗,这是非常关心的点。噪声比较大,这需要通过整桩和模块上一起努力,来达到客户需求。运营,比如模块也需要安装、更换,欧美的人工都非常贵,所以对于运营效率、运营成本的降低,对于模块的设计上,科华有自己的考虑。
可靠性要求越来越高,寿命的要求越来越高,我们待会儿会介绍下科华在这方面做的一些努力。还有兼容性,包括EMC电磁兼容性,其实国外的产品跟国内产品的差异性比较大,国外把充电桩、充电模块按住宅级别定义,所以要出海的充电模块基本上需要满足高EMC要求。我们最终的目的是服务桩企快速上市产品,所以作为充电模块的供应商,我们既要提供充电模块的服务,也要提供对充电桩整桩设计和认证服务,能够加快充电桩桩企的产品上市,这也是对充电模块行业痛点的要求。
针对这些行业痛点,科华做出来的经验和努力。第一是如何提高产品的经济性。对于产品的经济性无非是要让整桩的待机损耗更小一些,让整桩的工作效率更高一些,但是这些都取决于模块的性能。现在科华的充电模块的待机损耗可以做到7.5瓦,属于业内比较高的水平,如果按年度折算的话,每年一个模块可以节省43度电,当然按照中国场站规模比较大的情况来测算,一个场站能接受3500度电,这对于运营商还是很有吸引力的。
对于PFC这块,我们提供了空间矢量发波技术,使PFC的开关管能够工作在开关次数比较少,开关损耗比较低的情况,提升PFC前级效率。同时对于DCDC,我们采用了软开关拓扑,使软开关使后级的模块效率得到提升,通过两级的高效提升,使模块的效率达到比较好的程度。同时每家都会有自己的效率曲线,科华的做法是我们更强调充电模块的实用性,在400伏和750伏的效率曲线,将这两条输出电压时候的效率曲线做得更高,这样可以满足低压平台、高压平台的车充电的时候损耗比较小,效率比较高,更节能。
同时对于充电桩的系统我们提出了系统的效率寻优方案,因为曲线并不是在满载的时候效率最高,我们发现效率曲线的峰值效率,一般工作在60%的负载,所以我们可以推荐桩企对模块的开关个数进行控制,使每个模块尽量工作在60%负载的情况下,提高整个系统的效率。这样做下来还能使系统效率提升大概在0.5个点左右。这对于节能方面也是一个很好的使用策略,因为科华除了做充电模块,我们有丰富的整桩设计经验,所以把这些拿出来跟后续的桩企进行探讨。
如何提高产品设计的可靠性。对于防护方面,科华提出来的策略是采用核电UPS级别的浸涂工艺,能够满足高盐雾霾、高湿、高温、严寒、高粉尘各种条件下的应用。相对于市面上做的灌胶工艺,散热性会更好,后续的维护性可能会更高一些。同时对模块的电网适应性,我们可以使充电模块适用于各种电网环境,包括电网出现跌落、浪涌的情况,还有箱变的功率比较小时,这时候属于弱电网环境,模块容易振荡。但是科华通过自己的努力,都把这些难题进行了克服,能够使模块工作在各种复杂的电网环境。
同时市面上发现的问题可能更多是输出的隔离二极管容易损坏的问题,科华在几年前就解决了这个问题,我们设计了专利的保护电路,能够保证模块在跟电池切换时、模块跟模块切换时,使输出的反向隔离二极管不损坏。同时我们参照充电枪的连接检测功能,CC1、CC2检测功能,在模块的连接这块,科华的模块在信号口增加了连接检测的信号,保证模块在实际应用中能够插接紧密。如果出现松动,没有插接紧密,因为我有连接检测功能,模块会自动报警保护,这样可以防止在没插紧的情况下,但是开机工作导致大电流的发烫、安全可靠的问题,我们通过连接检测设计,解决了模块连接的可靠性。
跟我们现有的模块企业的差异,科华具备自研、自产全生态链的能力,我们有自己的精益生产管理体系,我们通过16949认证,运用DFMEA、PFMEA的质量控制工具来控制产品的设计风险和制程风险,我们引用了MES系统的质量控制软件,可以实现组装的全流程的记录,对于产品的质量可追溯,我们可以追溯到主要器件、关键器件的批次,追溯到每道工序的操作人员、操作时间。科华所有充电模块都匹配了ATE自动检测系统,在传统行业更多是通过人员进行测试,我们所有模块都是经过ATE的自动测试,可以避免因为人员的失误的漏调、误调情况。
因为科华有做光伏逆变产品,所以科华把自己的并网逆变器应用到产品的老化中,形成了高效的能量回馈系统,所有模块在出厂前都经过9小时的老化。我们设置了三个电压段,400伏、600伏、800伏三个输出电压段,每个电压段老化3个小时,保证在出厂前,模块是真正长期带过载应用的,这样可以保证到现场前的出厂低故障率。虽然是能量回归系统,但是也耗费了一些资源,但是科华觉得这个投入是值得的。
这是一个降噪措施,我们现有主推的是风冷模块,当然对于液冷模块来说可能不需要这么复杂,因为通过液冷就没有风机了,可以噪声到零。那在现有的风冷模块,我们进行了四维的智能降噪设计,就是采样进风口的温度,根据输出电流的大小、输出电压的大小、输入电压的大小,在这些条件变化的时候来调节风机转速,可以将整体模块的噪音跟同类产品降低10个dB左右,这样可以避免一些噪声扰民的投诉。
对于产品的兼容性,模块化设计最大可以并联到40个,我们可以满足各种功率段的充电桩、充电堆、换电机产品的应用,这是模块化的易扩展性。对于车型的兼容性,输出电压越来越宽,那科华的输出电压做到150伏到1000伏,基本上适用于现有的所有市面上的大多数车型,包括高低压平台的乘用车、公交车、卡车,都能够稳定充电。对于恒功率范围,这里写到的是300伏到1000伏,实际上科华的产品在30度以下也可以工作在275伏,恒功率范围最宽可以做到275伏到1000伏,这是市面上最宽。对于电磁兼容性,刚才有提到EMC的差异,科华为了应对欧美市场对于EMC的要求,在国内版本的基础上开发了CE版本、UL版本,使EMC的要求达到Class B,是住宅级应用标准,在桩企设计整桩的时候会节省材料,工艺会更加美观,对于认证来说会更顺利。
如何提高产品的运维效率,及降低运维成本。我们进行了一个地址自动识别功能,因为模块有一个现场安装和维护的过程,通过地址识别功能,无须现场人员去设置地址,减小了运维的时间和出错率。现有传统的模块都是在模块本身上设置地址,或者拔码设置,或者按键设置。这种操作方式需要现场的运维人员具有一定的技能,如果拨错的话系统无法工作,而且现场安装的时候总是要拨对,跟桩设计的位置拨对才能稳定工作。
科华的方式就是我将地址装入整桩柜的内部,通过模块无差别接插可以实现地址的自动识别,现场人员在插入模块的时候不用区分位置,也不用现场设置拨码,这样减少了出错,加快了运维。当模块发现出现故障时,模块可以随机发货,现场就可以应用。如果需要在模块上设置地址的,你需要跟现场协调,询问是哪个位置,哪个模块的地址错误了,要给它拨对才行。但是科华的充电模块可以直接按标准模块现场发货,直接插进去就好了,这可以大大解决欧洲那边,现场维护人力成本高的问题,因为他们人员现场维护是按小时收费的。
对于科华的赋能方案,科华除了提供充电模块产品以外,同时我们也能分享整桩设计经验,我们可以和客户一起,对他们设计的充电桩提前做一些热仿真设计的支持,可以提供我们在国内整体的降噪策略的支持。如果他们允许,我们可以帮他们一起评估方案。对于结构和电气部分,我们可以提供比较合理的电气拓扑供客户选择,通过分享整桩的开发经验,我们有整套的超充和快充的机型,做整桩的桩企可以参考。
对于产品认证,科华具有非常丰富的认证经验,包括我们自己的产品都有经过CQC国内的认证。对于海外的CE、CB、UL认证,我们都有丰富的认证经验,可以协助桩企快速完成整桩认证,使产品快速上市。对于产品迭代,科华有制定产品的开发路线图,可以结合桩企整桩的发展路线,相互进度匹配,能够实现后期长期的配套,同时可以分享一些前沿的技术。
科华公司成立于1988年科华品牌,其实科华除了做充电桩,还主要做三大板块,一个是最早的UPS业务,叫能基板块,剩下是新能源板块,包括光伏、储能,还有今天演讲的充电桩,新能源汽车行业。还有一个是数据中心业务。2001年深圳科华成立,2014年深圳科华全面进行进入充换电业务,2017年深圳科华的大功率柔性充电堆入选科技应用示范项目,到2023年科华已经具有35年的电力电子技术沉淀。
科华公司的愿景是以电力电子转换技术为核心,依托丰富的能源管理经验,持续为客户提供最优的智慧交通能源解决方案,致力于成为全球领先的充换电基础设施产品和方案的提供商。科华依照35年的技术创新经验、强悍的研发实力、一流的产品管理、高质量的管理体系、高效率的精益生产体系和严格的产品出厂测试,持续为客户打造高可靠的充换电产品和方案。
这是充换电产品的概览。第一行是我们自研自产的充电模块,包括20K、30K、40K,还有V2G模块、科华平台。下面这一行是全系列的充电桩产品,从小功率到大功率,也包括交流桩,最后一个是800K的超充。下面是科华的换电,应用在换电站里的换电机产品,可以匹配很多乘用车、商用卡车的换电,可以匹配现有市面上大多数电池的协议。
这一页是科华的光伏产品概览,这是科华的储能产品。科华具有强大的系统集成能力,我们可以做光、储、充、放、检、换、保电智慧交通能源一体化解决方案,通过大数据、跨平台接入,对海量数据的快速采集、挖掘分析,实现智能运维。
这是我们的合作伙伴,在这里我也非常感谢合作伙伴一直对科华的支持和信任,同时我也希望有更多的国内桩企业合作伙伴跟科华合作,我们非常希望跟客户共同发展、共赢发展。这是科华的公众号和我的联系方式,谢谢大家!
(注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅)