李宁川:车载充电机技术与测试评价
日期:2017-12-21 / 人气: / 来源:本站
网易汽车5月16日报道 2015年5月15日-16日,由中国汽车技术研究中心主办,中汽中心汽车试验研究所、汽车技术情报研究所、常州新能源汽车研究院等合作承办的“2015国际电动汽车及关键部件测评研讨会”在江苏常州召开。
本次研讨会以“从产品示范到商业应用”为主题,以纯电驱动和充电系统测试评价为研究对象,重点围绕“整车开发与测试评价”、“关键部件开发与测试评价”、“电池系统集成与测试评价”、“充电系统测试评价”四个技术领域进行深入解析,为电动汽车整车及关键零部件步入市场规模化应用,以及充电基础设施创新升级提供技术指导和借鉴建议。
在本次研讨会上,杭州富特科技有限公司总经理李宁川发表题为“车载充电机技术与测试评价”的主题演讲。
以下为现场实录
非常快乐可以参加这次高规格的研讨会,也有机会跟大家汇报一下富特科技在这两年在充电机里面做的工作,我首先简单介绍一下我们公司的情况,我们公司成立于2011年8月份,4年不到的时间在杭州,我们主要从事两类产品,第一类产品是电动汽车车载充电机另外是电动汽车电池维护设备。我们公司最早期是为国家电网充换电站提供均衡充电模块,最开始因为跟电网有一些合作是充换电站拿到一些订单,我们当时还没有设计充电机去买了卖,结果找不到特别好的充电机,刚好2010年杭州搞的很红火的充换电站,我们也借这个机会进入这个领域。我们在浙江省杭州以及周边地区很多充电建设都提供充电模块,主要是给国家电网提供,当然不仅仅杭州还有海口、银川我们都提供相关设备。
后期,2012年我们也觉得换电不大可能成为电动汽车的主流,2012年我们开始设计车载充电机的研制,非车载基本停掉了。
这两年借助电动汽车的发展,同时也抓住一些机会为很多主机场提供一些车载充电的产品,一些相关的车载用充电机以及DCC转换器。公司现有人员近200名,有比较完备的技术队伍,研发技术力量占到20%以上。我们公司非常重视对产品测试的投入,公司进入专业的产品设施实验室,产品涵盖EMI、EMC、振动等,应该说在这方面的投入还是比较大的,到6月份我们建立年产20万台的年生产能力,公司通过TS16494认证。
第二部分减少一下车载充电机的技术和测试评价。刚才演讲的都是专家,我不是专家我最多是一个车载充电机行业的从业人员,而且从业时间不是那么长,我站在这样一个从业人员的角度谈一下车载充电机的技术和测试评价。刚才王博士也介绍了,车载充电机的标准,目前是没有相应的国家标准,比较大家认可的标准是行业2012年实施的,主要是产品规格上的要求,是从输出功率有2000瓦、3.3、6.6等,另外一方面对外观、机械、接口以及通讯上面有一些要求,还有是环境上面的要求是是对温度、湿度、输入等,最后一部分是对车载充电机的功能和电器指标的要求,这些要求车载充电机在运行过程中有线压、线路功能各种保护,这个主要是为了车载充电机的安全运行的保护。要求车载充电机有辅助电源的输出这个主要是给BMS提供辅助电源,另外电机指标上是高压电机指标的要求,,是要求输出的电流电压有效率要求、功率因素的要求以及相应时间的要求,这些指标往往我们都比较关注,比如效率指标我们要求90%以上,另外一方面是安全指标有绝缘要求、拔电距离的要求,还有EMC、EMI的要求。另外环境指标也非常重要,车是比较特殊的环境有振动、冲击、盐雾等,实际上防护对车载充电机是非常重要的,因为我们也供了很多车载充电机出去,防护出现问题那生命就无从谈起了,现在有很多水下一米的防护条件,另外也有耐久性的条件,标准的要求是满载。
我们在研究国内标准的同时也了解了国外的一些标准的要求,国外的产品情况是更注重产品的安全性,电磁兼容性及充电接口。举个例子我们深入了解了瑞士的一款充电机,参考的产品标准是对电磁兼容性、环境实验、防护包括盐雾接口标准要求比较多一点,而对电机性能指标上没有做委员详细的规定。
接下来我们再探讨一下车载充电机的技术路线,它的使用场合是安装在车上介入交流的电网电源,把电源通过车载充电机的控制变成直接作用于电池,这样的要求使得我们车载充电机安全性要求比较高,另外输出电池是电压变化比较宽,对于电网运营期间也不能够有很大影响,基于这样的考量是采用两级电路,形成相对稳定的电压,二级电路是将相对稳定的直流电压变成电池需要的电压,因为电池是随着充电过程中慢慢上升。
#p#分页标题#e#下面是这个无桥的PFE结构,主要可以带来牺牲一个点左右的效率,当然带来的好处也是成本比较高,考虑大汽车里面高可靠性的要求,相对来说非常少,我相信随着效率提高的要求,包括器件的发展,这些会逐步在汽车上得到应用,但是它有它的缺点,它的缺点是输出电压范围会窄一点,所以往往特别是对三源的材料电池范围比较宽,如果厂家要求比较宽的输电压范围往往这种充电机会瓶颈。另外一种是一项全桥的变压器,这种变压器相对来说是比较容易一些,这种变换器有点是输出电压范围比较宽,一般很多非车载充电,包括充电桩是采用这种变化结构,当然它有缺点相对来说效率会低一点,当然无论怎么说这种效率是远远高于国标的。
第三个我介绍一下车载充电机产品设计验证流程,这个我们平时基本上这样做的,我们公司也建立1699的体系,基本上按照这个体系认真的做,首先这个产品设计是确定产品的规格,其次是确定电路拓扑结构,蓝色的等式是把主功率期间在整个工作当中分几个阶段的电流模型建立起来,并且计算出按照功率规格计算功率大小。
在主功率期间,在工作过程中的损耗计算,有导通损耗、驱动损耗、节电损耗,在这个基础上我们做热分析的热方针,这个通过流浪的变化进行仿真,使得整个设计达到温度控制在一定范围内,控制系统也是非常重要的一部分,主要是有电流阀控制、电压阀控制,通过分析来计算是不是控制振荡等等,下面那张图是关于波段图的分析,是关于整个控制是不是稳定。这个测试验证是我们大概做了五十几项的验证,主要是功能模块的测试、热测试,加上整个设备的安全测试、环境测试包括自定义的测试,这些测试结束以后才是整个样机制作过程完全了。主要是验证样机是不是有一定的偶然性,之后我们也会做工程的测试。这里面也有一个关键器件的认证,实际上跟原先的供应商也就是跟我们零部件供应商有很大关系,我们在批量投产之前,获得批量设置之前我们会做关键其间的证书确认,主要是对关键期间进行确认,在这个确认完成以后我们进行中批量试制,以上步骤完成所有我们才会投产。
最后谈一点车载充电机发展的趋势,因为我们整个企业成立时间也不长,所以是后面三年多才做电动汽车零配件的企业,对未来发展的趋势是简单的看法。小型化和轻量化作为所有电动汽车零部件都是发展方向,我重点讲集成化和系统化的看法。
现在目前我们跟主机厂沟通比较多,往往是对于他们现在目前对关键零部件的要求停留在合规和可靠性的要求上,在合规和可靠性解决以后,很多主机厂也在逐步讲集成化了,为什么集成主要我想可能还是为了提高系统的可靠性降低成本。有两个问题我们要探讨,一个是哪些产品集成怎么集成,现在也有很多思路,把车载充电机跟DDC放在一起等等,我想最终的思路是提高可靠性降低成本。另外一方面是怎么集成适应设备,我们曾经在去年给一个主机厂做了评估的报告,现在继承大部分是停留在物理集成,这种集成在我们看来还是最初级的集成再高级的就是把整个核心的,特别是专用件把它的控制部分能够集成起来,使得整个电动汽车专用件更有系统的概念,提高它的可靠性。更深层次的集成我们也评估过,大部分采用功率器件和持续器件的应用,我们曾经做了一个方案,把充电机和DDC集成在一起,4个人花10个月时间做深度集成,把主要功率器件做和集成,这至少是一种发展方向。
另外一方面是系统化的方向,我们觉得也是分2方面的,一方面是我们目前车载充电机跟主机厂配合往往是安装尺寸和接口的结合没有系统性的要求,我们感觉作为一个车的零部件应该比较好的融合到车的系统里面,也有一些主机厂开始跟我们提这些要求,把车载充电机分两部分,功率部分和系统部分分开,系统部分就比较好融入到车载系统里面,实现很多工作比如诊断功能、预约充电功能等等使得车载充电机比较好的融入到系统里面去。
另一方面是跟电网系统,因为车载充电机是比较特殊,是交流电的输入通过控制作用于电池,它跟电网是唯一的外界接口,现在提的比较多的智能电网的概念,当然我们国内智能电网进的是坚强智能电网,像国外特别是美国讲的更多是配电网的智能电网,也就是车与电网的互动,讲究新能源的分布怎么有效利用电源。在这里举一个例子,如果这个城市有100万量车有10%是电动汽车,10%电动汽车里面每辆车有5度电是可以用的,那么整个城市就将近有50万度电,这相当于一个很大的电站,也就是整个电动汽车跟电网的设计可以让整个城市的供电得到优化,整个电网安全性也会提高,以下是我对车载充电机的一些简单看法,非常感谢各位,有什么需要沟通和交流也可以深入沟通,也欢迎大家去杭州,谢谢。
作者:中立达资产评估
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