新能源汽車憑借其環(huán)保等優(yōu)勢，受到不少市民的青睞。在國家大力支持新能源汽車發(fā)展，以及環(huán)保理念越來越深入人心的當下，新能源汽車的發(fā)展前景似乎一片光明，但其充電問題則是長期以來廣大用戶最關心的問題之一。

據(jù)有關數(shù)據(jù)統(tǒng)計，到2030年，我國電動汽車規(guī)模有望達到1億輛，屆時電動汽車充電負荷將占到城市居民負荷的30%以上，僅僅依靠小區(qū)和企事業(yè)單位電網(wǎng)的能力完全無法承受如此大規(guī)模充電樁的無序充電！建立滿足規(guī)?；妱悠嚸刻斐潆姷摹俺潆娋W(wǎng)”成為破解這一難題的關鍵。

與充電樁單一的充放電功能不同，充電網(wǎng)其實是一個小型復雜的微電網(wǎng)：對上連接著配電網(wǎng)，和電網(wǎng)間通過微調(diào)度形成智能互動；對下和電動汽車間形成安全智能充電和汽車大數(shù)據(jù)應用；對客戶通過互聯(lián)網(wǎng)鏈接需求和個性體驗，在能源端實現(xiàn)低谷充電、高峰賣電，實現(xiàn)新能源車充新能源電。

目前，全球業(yè)界尚未建立對充電網(wǎng)完整技術體系的認識，其原因是充電網(wǎng)涉及技術的多學科、控制的多系統(tǒng)、問題的多維度、應用的多場景，形成了高度復雜的汽車、能源、人之間的技術和應用的新鏈接、新融合。

只有真正掌握了支撐電動汽車充電網(wǎng)的17項關鍵技術，才有望切實解決“充電難”這一世界級難題。

1、新型高效電力電子器件應用技術。電力電子器件是汽車充電網(wǎng)中實現(xiàn)電能變換和控制的核心，是影響充電網(wǎng)的效率、可靠性、安全性及性價比的關鍵基礎，規(guī)?；潆娋W(wǎng)的建設需要不斷探索和充分應用電力電子器件的發(fā)展成果。以碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）為代表的第三代寬禁帶新型電力電子器件的設計及應用技術，帶來了充電網(wǎng)功率模塊在更高電壓等級（1000V+）、更高功率密度（60W/in3）和更高效率（98%）等諸多方面的突破，需要以新型高效電力電子器件為基礎持續(xù)改進充電用電力電子模塊的基本拓撲、結構封裝以及綜合集成技術。

2、充放電雙向靈活變換和控制技術。未來的規(guī)模化電動汽車除了作為便捷的交通工具外，還將成為支撐電網(wǎng)運行的分布式移動儲能資源，低谷充電、高峰買電，車和電網(wǎng)之間的雙向能量交互式是必然趨勢，充電模塊必須支持能量的雙向變換及智能控制。相比于傳統(tǒng)的單向變換技術，雙向充放電技術在系統(tǒng)拓撲結構和控制技術上變得更加復雜，設計中的邊界約束條件更多。雙向LLC，CLLC及DAB等雙向拓撲及四象限控制技術逐步取代現(xiàn)有的單向拓撲控制技術。雙向變換的充電模塊需要提供更寬的功率變換范圍，能夠支持對端口電壓、電流及其變化速率等進行更靈活的調(diào)整，能夠適應并改善電池側的不均衡性，適應并改善電網(wǎng)側的電能質(zhì)量。

3、充電網(wǎng)和汽車間的主動安全防護及故障隔離技術。電動汽車的充電安全是一個復雜的系統(tǒng)工程，這個系統(tǒng)中包含了車輛、電池、用戶、電網(wǎng)、環(huán)境等因素。但遺憾是傳統(tǒng)的電動汽車充電安全僅僅通過電池BMS實現(xiàn)，所以導致了很多的電動汽車充電事故的發(fā)生。主動防護安全技術從系統(tǒng)的角度出發(fā)，構建了互為備份，協(xié)同互動的安全保護策略，同時實現(xiàn)了電池安全、車輛安全、人身安全、充電設施安全及電網(wǎng)的安全，使得系統(tǒng)安全性大幅提高。同時，故障隔離技術實現(xiàn)了單一故障的及時檢測、保護和分離，防止故障的蔓延。故障隔離技術包含了車與車之間、車與樁之間，樁與人之間及樁與電網(wǎng)之間的故障隔離。

4、大功率柔性充電及電池壽命提升技術。充電安全和電池壽命在任何時候都是充電網(wǎng)首先要考慮的兩個最重要因素，特別是對于大功率充電，最核心的技術之一就是如何保證充電安全和電池壽命的延長，并避免對電網(wǎng)的沖擊，包括智能檢測技術、電池管理核心算法，大數(shù)據(jù)應用技術及自學習人工智能技術等。主要的難點在于，針對各種不同車型、不同電池類型和不同的工況，計算出不同的充電策略和保護策略；快速的電壓電流調(diào)節(jié)；歷史充電信息提取，電池類型的自識別，不同類型電池專家系統(tǒng)的建立等。除此之外，需要解決的問題就是大電流、高電壓帶來的系統(tǒng)發(fā)熱及拉弧等自身安全問題。

5、基于大數(shù)據(jù)的群管群控有序充電及車主、電網(wǎng)智能互動技術。規(guī)?；l(fā)展的電動汽車對電網(wǎng)既是巨大的挑戰(zhàn)，更是寶貴的資源。充電系統(tǒng)和充電服務需要最大限度減少對電能質(zhì)量的損害和對電網(wǎng)的沖擊；需要利用充電負荷可調(diào)節(jié)的特性，通過有序充電錯開電網(wǎng)中其他負荷的高峰；需要為電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓等提供支撐，特別是隨著波動性強的風、光新能源發(fā)電比例不斷提高，電動汽車移動式儲能需要和新能源發(fā)電虛擬組網(wǎng)參與調(diào)峰調(diào)頻。為實現(xiàn)移動儲能資源的利用，還涉及到人和社會的因素，需要以市場機制為基礎，基于大數(shù)據(jù)分析，在確保車輛基本出行需求的基礎上，把電網(wǎng)對輔助服務資源的需求和電動汽車移動儲能的供給有效連接起來，充分激勵電動汽車的擁有者釋放出移動儲能資源。

6、車、充、網(wǎng)、平臺的高可靠通信及控制技術。電動汽車在短時間內(nèi)完成一次方便快捷的充電體驗的背后，是一個復雜可靠的廣域互聯(lián)充電網(wǎng)支撐體系。融合小微傳感器的智能檢測裝備，借力物聯(lián)網(wǎng)技術，實現(xiàn)電動汽車、充電設備、移動通信、分布式微網(wǎng)、配電網(wǎng)的全維度狀態(tài)精確感知。同時基于高并發(fā)通信處理框架與負載均衡的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)橋接器，為海量傳感數(shù)據(jù)接入提供了穩(wěn)定可靠的通訊服務。大功率充電時的電流電壓快速、精準、安全實時控制、大功率充電弓的精準定位，有效支撐了柔性充電、電網(wǎng)互動的可靠執(zhí)行。輔以車、充、網(wǎng)、平臺的通信全過程監(jiān)控診斷技術，能在充電異常出現(xiàn)的第一時間自動推送運維工單排查解決。

特銳德董事長于德翔：17項關鍵技術撐起電動汽車“充電網(wǎng)”

7、充電網(wǎng)和新能源微電網(wǎng)的直流柔性融合和能量路由技術。電動汽車充電網(wǎng)是新能源車與新能源微網(wǎng)的有效連接載體，新能源微電網(wǎng)采用柔性交互的交直流設計方案，實現(xiàn)各種源和負載之間快速的交互和響應，大幅提高系統(tǒng)的柔性和可靠性?；谥绷髂妇€系統(tǒng)和高效的電力電子變換器，實現(xiàn)電動汽車、儲能及光伏等能源與負載間的高效交互，通過減少光伏逆變再整流等環(huán)節(jié)提升能源綜合利用率10~15%。高級微網(wǎng)控制器實現(xiàn)微網(wǎng)的控制、保護、在線安全分析、智能傳感器接入、電能質(zhì)量監(jiān)測、云端互動等功能，運用雙向直流計量、智能傳感等技術等實現(xiàn)新能源微電網(wǎng)各載體間能量、信息的雙向、透明、友好交互，實現(xiàn)多端口靈活變換的能量路由器。

8、充電網(wǎng)的故障分析、隔離和快速恢復技術。相較于傳統(tǒng)的電氣設備，充電網(wǎng)把車、能源、人、數(shù)據(jù)、支付均交織與一起，其物理結構更復雜，大量的電力電子模塊既增加了故障的概率，又為局部故障的快速隔離提供了可能。充電設備中，首先需要基于模塊自身的防護控制和系統(tǒng)級的分析判斷，準確定位故障的位置，精準快速隔離和切除故障的單元，保障系統(tǒng)級的運行不受局部故障的影響；還要能夠智能分析故障的屬性，對于可能是瞬時性故障的，嘗試重新投入，對于確認為永久性故障的，要及時切入備用的模塊，確保車輛能夠及時充電。

9、面向無人駕駛的人工智能充電弓和無線充電技術。今天的充電技術必須充分考慮未來無人駕駛技術的需求。對于公交車和大型物流車等無人駕駛車的大功率充電需求，人工智能充電弓技術是一個最合適的方案。該方案需要解決車輛定位、充電弓對位已經(jīng)相應的防誤閉鎖等問題，需要提高人工智能的方法持續(xù)監(jiān)測觸頭壓力、接觸電阻、溫度等指標，確?？煽拷佑|并解決除塵、除雪等困難。對于乘用車和部分場合的商用車，無線充電技術可提供最便捷的無人化充電方案，需要解決充電過程中的活物和異物檢測，無線充電的電磁兼容，無線充電的互操作性等困難，持續(xù)提升無線充放電效率，尋找和優(yōu)化綜合的無線充電解決方案。

10、乘用車無人充電機器手技術。實現(xiàn)無人駕駛電動車的自動充電迫在眉睫，呼聲一直較高的無線充電在大間距、高位移感應線圈等核心技術方面已被美國高通公司等企業(yè)的專利布局全面壟斷，而且無線充電很難突破功率和效率的限制。在傳導充電方式的基礎上應用機器人和人工智能技術，解決機械電機機構和大容量電氣傳導的融合、精準接插和大電流充電過程中的伺服通信和控制、車輛停泊期間的交互導引及協(xié)同等問題，實現(xiàn)了自動泊車和自動充電同步啟動、停車和接口位置精準標定、車輛身份自動識別、充電接口可靠鎖定、充電過程自動優(yōu)化并可靠安全防護的無人充電機器手。

11、跨平臺的互聯(lián)互通及信息安全防護技術。通過與政府監(jiān)管機構、主機廠、車輛運營商、電網(wǎng)公司、新能源發(fā)電企業(yè)等外部監(jiān)控和運營系統(tǒng)以及地圖、支付等互聯(lián)網(wǎng)平臺進行互聯(lián)互通，實現(xiàn)充電安全監(jiān)管、充電站信息共享以及電網(wǎng)輔助服務和能源交易。提升充電客戶充電體驗，提高充電站利用率，發(fā)揮充電網(wǎng)對智能電網(wǎng)的重要支撐作用?；ヂ?lián)互通的實施過程中，需建立系統(tǒng)化、標準化的安全技術和管理體系，無縫覆蓋認證鑒權、信息加密、安全審計等各個環(huán)節(jié)，確保公共基礎設施運行安全、用戶支付、隱私信息等數(shù)據(jù)安全。

12、超大規(guī)模云平臺高并發(fā)與高可用技術。在充電網(wǎng)絡上有規(guī)模化的能源數(shù)據(jù)、汽車工業(yè)數(shù)據(jù)、人的行為數(shù)據(jù)等，云平臺系統(tǒng)需要具備高并發(fā)、易擴展、海量數(shù)據(jù)處理的互聯(lián)網(wǎng)技術特性,同時又需要具備實時性強、可靠性高的工業(yè)控制系統(tǒng)特性。底層公共技術平臺要滿足系統(tǒng)的可用性、高性能、可靠性、安全性、易用性等多個維度的需求，支持微服務、分布式、平臺化的理念設計，能夠快速構建創(chuàng)新型互聯(lián)網(wǎng)應用。平臺需要支持包括充電數(shù)據(jù)、汽車工業(yè)數(shù)據(jù)、智能硬件數(shù)據(jù)、訂單數(shù)據(jù)、能源交易和結算數(shù)據(jù)等異構多源海量數(shù)據(jù)的采集、清洗與分析，為智能充電、能源管理和精細化運營、設備智能運維等領域提供保障。

13、基于充電網(wǎng)的汽車工業(yè)大數(shù)據(jù)分析診斷技術。充電網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、能源網(wǎng)和交通網(wǎng)相融合而積累的海量數(shù)據(jù)，需要利用數(shù)據(jù)挖掘、機器學習、聚類分析等處理技術使得數(shù)據(jù)不斷“透明”，將顯性化的數(shù)據(jù)進一步轉(zhuǎn)化為直觀、可理解的信息，利用應用建模、仿真測試、驗證等技術建立模型。通過將相關的多源信息進行融合，突破傳統(tǒng)的閾值報警和窮舉式專家知識庫運維模式。同時要將運行決策和維護建議反饋到控制系統(tǒng)，構建“數(shù)據(jù)-知識-應用-數(shù)據(jù)”的良性循環(huán)，不斷提升模型的自主認知、學習、記憶和重構的能力。

14、基于海量傳感器和人工智能的透明充電網(wǎng)在線診斷與智能運維技術。充電基礎設施具有高度分散分布及戶外運行的特點，若不能實現(xiàn)遠程運維，將會帶來高昂的現(xiàn)場運維成本。非常有必要實現(xiàn)充電設備的在線檢測、遠程監(jiān)控和智能運維等。因此充電網(wǎng)絡需要基于狀態(tài)監(jiān)測及人工智能的策略，運用海量智能傳感技術，實現(xiàn)信息采集、數(shù)據(jù)獲取、故障預警、趨勢預測、主動運維等功能，做到全景信息透明。在設備端智能微傳感器也會大量應用，除了采集傳統(tǒng)的電氣量以外，還能夠采集溫濕度、壓力、磁場等多類型的環(huán)境狀態(tài)以及絕緣、氣體成分等設備狀態(tài)信息。基于微傳感的原始信息和工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺，結合因果關系的建模和人工智能方法，反演出傳感數(shù)據(jù)背后所代表的設備和系統(tǒng)運行狀態(tài)，直接用于進一步的設備健康狀態(tài)診斷和故障預警等功能。機器學習算法建立設備故障預測模型，基于積累的海量數(shù)據(jù)，針對非常規(guī)信息預測系統(tǒng)及部件在未來時間段可能出現(xiàn)故障的時間和發(fā)生故障類型，提前做出維護作業(yè)計劃，實現(xiàn)由故障引起的被動維護向設備智能化主動運維升級；結合社會化運維系統(tǒng)，提高運維效率、設備可用率，降低運維成本。

15、基于大數(shù)據(jù)云平臺的能源系統(tǒng)和充電體系的深度融合技術。規(guī)?；某潆娋W(wǎng)將和能源系統(tǒng)形成相互支撐、相互依賴的關系，能源系統(tǒng)作為充電網(wǎng)的能量來源，規(guī)?；潆娋W(wǎng)為能源系統(tǒng)提供巨大的調(diào)節(jié)資源，兩者將深度融合，形成物理上分離分布、運行上協(xié)同互動的有機整體。需要大數(shù)據(jù)云平臺為電動汽車的出行需求和放電能力提供精準預測，將其中的可調(diào)節(jié)能力和能源網(wǎng)的計劃及交易系統(tǒng)相銜接，進行聯(lián)合優(yōu)化，實現(xiàn)有效平抑能源網(wǎng)中多時間尺度的波動，防御和應對能源網(wǎng)中各種規(guī)模的擾動。

16、基于區(qū)塊鏈的計量、計費和分布式交易結算技術。電動汽車充電網(wǎng)是連接分布式移動儲能資源和電網(wǎng)的智能關口，需要對能源流動的方向、大小、時間、價格以及各主體之間的交易合約等信息進行準確、完整、連續(xù)且可追溯的記錄，為交易各方提供可靠的結算和交易依據(jù)。蓬勃發(fā)展的區(qū)塊鏈技術具有安全、透明、高效和去中心化的特點，為分布式的計量、計費、結算流程提供了全新的分布式記賬支撐，電動汽車充放電相關的能源交易或共享以及碳足跡標定和交易是適應區(qū)塊鏈技術的典型應用場景，隨著區(qū)塊鏈技術的不斷深入，將在充電網(wǎng)的中涌現(xiàn)出越來越靈活豐富的交易模式。

17、變電、配電、充電、放電、光伏、儲能一體化集成技術。上述各項關鍵技術決定了充電基礎設施高度復雜，需要將變電、配電、充放電、光伏、儲能進行戶外一體化箱式結構設計，內(nèi)部采用模塊化設計，提高系統(tǒng)的集成度和能量轉(zhuǎn)換效率，減小設備占地空間并實現(xiàn)工廠預裝。需要交直流雙母線系統(tǒng)對不同源荷進行有效組合，高壓側接入交流配電網(wǎng)，低壓側通過交流母線接傳統(tǒng)交流負荷，交直流母線間通過四象限變換器耦合，分布式光伏、電池儲能及電動汽車充放電連接直流母線系統(tǒng)，整個系統(tǒng)構成交直流混聯(lián)微網(wǎng)系統(tǒng)。模塊化的功率分配單元（PDU）采用矩陣式連接，大大提高了電力電子模塊的利用率，并使功率輸出和分配更具柔性，并能對每個功能模塊實現(xiàn)智能運維；功率模塊需要良好的散熱，同時又需要干凈干燥的運行環(huán)境，這對充電箱變的環(huán)控設計提出了更高的要求，以提高充電系統(tǒng)運行的可靠性。

可見，充電網(wǎng)是電動汽車賴以生存的基礎設施新網(wǎng)絡，是鏈接車聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)形成的“三網(wǎng)融合”新能源互聯(lián)網(wǎng)，是智能制造+充電運營+數(shù)據(jù)服務的價值閉環(huán)新生態(tài)，是新能源和新交通雙向深度融合的新產(chǎn)業(yè)；這個新網(wǎng)絡、新能源、新生態(tài)、新產(chǎn)業(yè)的“四新”需要這17項關鍵技術來支撐。

本文摘自：網(wǎng)絡