原创：老代看电动汽车柔性充电堆的新技术应用（四）

电源老代2015

第三篇写出了之后，原来艾默生同事许晓反馈如下：

代总，有关柔性充电的三篇文章已拜读。我有两点看法，第一点是有关寿命问题，我仍然觉得寿命没有提高。你文章对比的是传统充电方式与柔性的对比吧？传统充电，一个桩内每个子模块均流，也就是实际使用每个模块分摊功率最小。而柔性配置，会出现为了提高效率，其中部分休眠，部分较重负载工作。模块寿命目前主要是铝电解电容决定，其次是风扇。所有模块均流下，负荷最轻，铝电解温升最小，风扇转速最低。这是有利于寿命的。柔性配置下，即使可以让模块轮休，但是一旦在工作，风扇控制策略会让转速一般会更高。这一般模块开发者都会这样设计。同时更重负载下，铝电解的温升会比清载上升更高。这样看，寿命反而不利。

老代的观点已经非常明确，从第一篇开始时就说明了柔性充电是解决未来电池大电流充电而充电桩容量不够的问题，很多直流桩在一开始就已经达到满载状态。例如比亚迪e6的充电电流就要求100A的充电电流。

对电源损坏最大的就是长期满载工作，这也是我们为什么在电源老化时采用100%的负载老化4-24小时不等来解决可靠性的验证的问题。而柔性就是通过充电堆共享模块资源，要解决充电桩模块容量不足，长期满载的情况，一般的负载率控制在30%-70%的最佳效率区，在这个区间工作，模块的寿命是可以保证的。

另外在老代展开电动汽车柔性充电堆的新技术应用的讨论后，通用汽车的朱玉龙（校长）阐释了自己对于这个问题的思考，原文照录如下：

老代要聊这个话题，写了两篇文章，《老代看电动汽车柔性充电堆的新技术应用》。我们把这个探讨的问题约束一下，考虑一个典型的案例布局：

1）5个桩以上的系统布局

     我们以这个太阳能+埋设电池的布局来看

2）<5个直流桩的系统布局  

  Tesla的布局，基本都是类似的。

a）一个变压器转换成低压

b）配电柜（保护连接）

c）Super Charger本体

按照并联的模式进行配置，总体而言，我们看到的典型的模式，都是按照一台充电机配合一台车的模式。

对于这个事情，我们还是把眼光收回来，探讨几个基本的问题：

1）直流充电桩是为了充什么样的车？

     可以发现，为了配合不同的车（不同车的电压范围有很大的不同），DC-DC设计的范围是很宽的。

2）直流充电桩的功率提供与相应车辆的匹配是否考虑？

     同样的，不同车，所能接受的功率，在不同的SOC和温度下，都是不一样的。这个功率（V+I）请求，是由BMS进行核算后，请求直流充电机做出来的。其实老代的考虑，说白了就是以下的几句话：     

• 系统的安全节能控制系统，
  
  
  • 系统可调配需求的模块数量（实际充电电流大小）
  • 对冗余模块进行软关断或开启
    
  • 对模块进行休眠、开启
  • 周期性的自动轮换工作方式
    
    
    
    国内做两家柔性充电的厂家，核心问题是，只是在前端整流桥那块做个功率调度，还是能够更进一步进行系统性的分配？这个事情涉及到DC-DC的拓扑了，每个上来的车电压是不一样的，如果直接将所有的电池直接加到电源母线上，就会出现一个很大的尖峰电流：I=（V1-V2）/Ri，这个压差直接加在了电池的内阻上，导致继电器触点融在一起了。
         这里的区别，供电的负载是带电压的，没办法像给一堆阻性负载一样，都摊在一起，总量上很快就平下来的。如果想要做，必须再加个Boost单独抽取，也就是在DC-DC后面再放一个对电压的，所以核心的好处在桩终端之间进行模块修整和调度的基础也就不存在了。
         IEC61851.23，总体来看，也是按照单个来设计的，放在一起调度，一方面是很难处理，二是加了一级总体效率未必有很大的提升。

小结：

1）从系统上来看，和设计单个整流模块和电源模块的角度完全不一样，我们需要保证的是充电的速度、安全还有整个系统的运行效率和可靠性，还有针对不同车的兼容性

2）多系统兼容可能在未来的系统上是个趋势，Chademo和Combo继续竞争和相互融合

校长不同意的观点大致有两条：

• 柔性充电采用直流母线，充电堆到各个充电终端采用统一的直流母线，在充电端采用DCDC。过程涉及到整流模块和充电端的DCDC变换，多了一级变换，降低了系统的效率。
• 充电、光伏、储能等多个系统放在一起调度，一方面是很难处理。
  
  

而实际的情况是：

•   柔性充电堆的电压调节在充电堆，各个充电桩是单独的直流回路，在充电端没有加入DCDC，不存在两级变换的问题。
• 充电堆的技术其实是一个分布式发电+微电网的概念，充电桩只是微电网中的一个典型负载。微电网中的多种能源系统接入，离网和并网控制技术和控制策略远比我们目前的柔性充电堆的概念要复杂。充电堆的系统控制只要搞好了逻辑关系，对于长期做系统有一定系统控制经验的公司来讲也并不复杂，关键在于是否有相应的技术平台。
• 老代和研发部的同事们聊了一下，即就是充电堆采用统一的母线电压，在充电端采用不隔离的DCDC，由于DCDC的效率可达99%，如果在配电回路和提高母线电压降低线损，三级变换的效率未必比两级做的差，当然这无关今天的重点。
  
  

下面讲一下充电堆大功率散热问题，大家认为120KW充电桩的散热都是个挑战，一个功率高达600KW的充电堆在狭小的空间里怎么处理热的问题？老代认为很多技术都是剪刀和胶水，大家要跨界处理，就会发现这个也不是个问题，因为在IDC机房里面的功率更大，IDC微模块机房的散热问题已经不是个问题，如果各位看官想了解这一方面的问题，我们可以单独列一个话题，交给IDC的朋友们来进行重点分析。

我们这几天一直在唠叨柔性充电的好处，任何技术都有它的应用局限，从上图可以看出，充电堆需要一大块的面积来搭建微模块或者户外的集装箱柜体，对场地有一定的要求，最后最重要的是一个字：钱。 充电堆的集中控制部分是一笔不少的费用，如果充电桩的数量较少，每个桩分摊的费用要远高于传统的充电桩。

唠唠叨叨讲了四天，估计很多人已经看烦了老代天天刷屏，关于柔性充电堆的技术探讨就到此结束。最近西伯利亚的寒流来袭，我大新疆中蒙边境的新疆生产建设兵团第十师一八三团近期温度大幅下降8至10℃，最低气温降至-35℃。我们就摆摆电源在-40℃满载起机的技术问题。