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的技術發展也面臨著挑戰,如提升功率密度(在有限體積內實現更高功率)、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協議,這要求車內除了OBC還得加一個對接交流樁PLC的協議板。歐盟AFIR法案要求充電樁都支持ISO15118以確保不同品牌的車和充電基礎設施之間可靠安全運行。歐洲新能源船充電交流樁PLC

技術創新與未來發展趨勢,交流充電樁的技術仍在不斷創新演進。功率等級正在向更高發展,例如支持三相44kW甚至更快的AC充電,但這依賴于車輛OBC的同步升級。功率密度的提升,使得同樣功率的樁體體積更小、更美觀。材料科學的發展帶來了更耐候、抗UV、阻燃的外殼材料。連接技術方面,自動連接機器臂(automatic connection device pantograph)的研發,旨在實現“一鍵充電”,車輛停好后由機器人自動完成接插動作,極大提升便利性。通信技術將向更低延遲、更高帶寬發展,以支持V2G等復雜應用的實時控制。此外,與光伏、儲能相結合的離網或并網式光儲充一體化交流充電站,也是一個重要方向,它能實現能源的本地生產與消納,減輕電網壓力。其實新的ISO15118標準已經定義了這些功能,需要增加一片交流樁PLC協議板來執行該標準。新能源車充電樁交流樁PLC通訊板歐標交流充電樁要求增加PLC通訊以支持ISO15118。

車網互動(V2G)的遠景與交流樁的潛力車網互動(Vehicle-to-Grid,V2G)是比智能充電更進一步的創新概念。它設想電動車不僅從電網取電,還能在必要時向電網送電,成為一個移動的分布式儲能單元。雖然目前V2G的實現主要依賴于雙向直流充電樁,但交流樁也具備實現雙向功能的潛力,即通過雙向車載充電機(Bi-directionalOBC)和支持雙向通信與控制的交流樁(通常稱為V2G樁)來實現。在這種模式下,白天當大量電動車停放在辦公區時,如果電網用電緊張,可以通過V2G技術將這些車輛的電池中儲存的電能反向輸送給電網,提供短時的調峰服務;待到夜間用電低谷時,再為車輛充滿電。車主可以通過向電網“售電”獲得收益。這雖然對電池的循環壽命有一定影響,但技術正在不斷進步以弱化其負面影響。V2G如果大規模應用,將極大地增強電網的靈活性和對可再生能源(如波動性的風電、光伏)的消納能力。ISO15118標準有專門的V2G協議,歐標新規要求增加交流樁PLC以支持該標準。
交流充電樁的功率等級與應用場景交流充電樁的功率等級多樣,以適應不同的需求和電網條件。最常見的單相7kW(220V,32A)樁,是家庭安裝和大多數公共慢充樁的主流選擇,適合夜間為續航400-600公里的車輛進行8小時左右的完整充電。三相11kW(380V,16A)和22kW(380V,32A)則常見于歐洲市場以及中國的一些商業場所,如寫字樓、商場,適合支持相應OBC的車輛在日間停放時進行較快補能。此外,還有功率更低的隨車充(3.5kW左右),使用普通家用插座,作為應急補充。功率等級的選擇需綜合考慮:家庭用戶需根據自家電表的容量(如是否支持三相電)來決定;物業則需考慮小區變壓器的總負荷;商業運營者則需權衡投資回報與用戶需求。正確選擇功率等級,以實現資源優化配置、避免電網過載。交流樁增加交流樁PLC后不影響功率。國標交流樁如果要增加通信功能需要重新定義規范,也可選擇交流樁PLC模塊來支持ISO15118協議。

支付系統的集成與安全。便捷、安全的支付系統是商業運營的基石。交流充電樁的支付方式日趨多元化:包括掃碼支付(主流的微信、支付寶)、RFID卡/NFC支付、賬號預充值以及“即插即充”(PnC)。即插即充是基于ISO 15118標準的高級功能,車輛插入充電樁后,通過數字證書自動完成身份認證和計費,無需任何手動操作,體驗才好。支付安全涉及多個層面:在數據傳輸過程中,必須使用TLS/SSL等加密協議,防止信息被竊取或篡改;在平臺側,需遵循金融級的安全標準,保護用戶的支付密碼和賬戶資金安全;對于RFID卡,需防范復制風險。運營商需要建立完善的風控系統,實時監測異常交易,保障用戶和自身的資金安全。常規交流樁需要增加一片交流樁PLC協議板才能實現ISO15118交流樁PLC使得實際計費的充電電量需要得到車端確認并且第三方沒法攔截篡改而安全可靠。歐標摩托車充電交流樁PLC
公共交流樁增加PLC協議板后會增強支付安全。歐洲新能源船充電交流樁PLC
交流充電樁的通信協議與互聯互通為了實現智能充電、支付和運維,充電樁必須能夠與后臺管理系統、用戶App以及車輛進行通信。這依賴于一套標準的通信協議。在樁與后臺之間,歐美通用的是OCPP(開放充電點協議),它是一個全球性的開放標準,允許不同制造商的充電樁與不同供應商的后臺管理系統進行對接,實現了設備和運營平臺的解耦,促進了市場公平競爭。在樁與車輛之間,除了基本的控制導引信號(定義于國家標準如GB/T18487.1)確保基本充電安全外,上層的數據交換(如車輛VIN碼、電池狀態、預計充電時間)則通過電力線通信(PLC)或CAN總線等方式進行。互聯互通是行業健康發展的關鍵,它意味著用戶可以使用一個App、一張RFID卡在不同的運營商充電樁上完成認證和支付,享受無縫體驗,而無需下載一堆應用程序、預存大量資金。目前,行業仍在向更徹底的互聯互通努力。交流樁只能通過交流樁PLC通訊,其線纜沒預留別的總線。歐洲新能源船充電交流樁PLC
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