新能源汽车比亚迪唐220V放电系统粗解，以及为什么需要支持V2G？
本篇文章想要系统的把传统汽车和新能源汽车的交流发电和V2H和V2G的功能梳理一下，全文主要分几个部分来分别介绍，在汽车使用中，一种能够将铅酸电池电压DC12V直流电转换(在新能源汽车里面就是用高压电源)为和市电相同的AC220V交流电，供一般电器使用。
第一部分燃油车的低功率逆变供电
在北美和欧洲市场，这种电源主要是用来给笔记本电脑使用的，是用在传统燃油车上面的设计了一个专门的供电接口，早期没有出现USB手机充电口的时候，也可以通过一般的手机充电器给手机充电。里面的接口如下面所示，车内110V供电接口。
图1150W车载前装逆变器配置
内部的接线图如下图2所示，这里从12V电池这块取电，通过IGNKL15来供电，保证在行驶中不至于200W(14A)耗掉12V电池过多的电流。对客户使用而言，通过一个LED来表示整个供电的情况，110V接头是按照一般插座经过车用环境规格修改而来的。
图2福特汽车逆变器电路连接线
内部逆变器是从Ebay上找到的，如图3所示，这是台达泰国工厂给福特供的部件，内部的架构(12V=>110V一级逆变通过变压器隔离)是比较简单的。
图3典型的前装车载逆变器
总得来说，这个规格更多的还是用在皮卡和大型车辆上面，再往上还有200W和400W两种规格，功率往上走对产品的EMC要求比较高。
第二部分日系整车企业的情况概览
日本大地震，考虑地震灾害等应急的产品就有了市场，日本住宅企业目前正在全力开发新一代节能住宅“智能住宅”，同时也拉上了电动汽车的整车企业，好几家都尝试着V2G和应急供电，主要是电动汽车可以在日本灾后作为应急供电的单元，可以满足在紧急情况下和外出时为家电产品等供电的需求。
1)三菱公司的MiEVPowerBOX
这里做了1500W的功率输出，做了一个配件来做这个事。
通过电动汽车的电池向车外供电的电源供给装置“MiEVPowerBOX”，可与该公司的EV“i-MiEV”、“MINICAB-MiEV”和Outland连接。这里通过这个DC/AC单元与直流放电口连接，控制电池系统的能量输出，交流100V/1.5kW。
·尺寸长395×宽334×厚194mm
重11.5kg
输出端子(插座)连接线长度为1.7m
价格为14万9800日元(含税)
配备16.0kWh容量驱动电池的EV充满电后，通过新电源供给装置，可供输出功率为1.5kW的家电产品等连续使用约5～6小时。这是普通家庭约一天的用电量。
图4三菱的V2G后装放电盒
2)日产汽车的LEAFtoHome
日产汽车的LEAFtohome，也是基于类似的考虑，通过设备使住宅和电动汽车相连、可进行双向供电的系统。
·在发生紧急情况时利用电动汽车为家中供电
·在电费较低的深夜为电动汽车充电，白天可用于家中
·在住宅中采用光伏发电等可再生能源
这里利用了直流充电接口，配置外部的6KW的逆变器来实现双向的能量转移。由于主充电单元通过原有Chademo的控制协议走，这里做了较多的修改。
图5日产的V2G6KW放电柜
3)丰田汽车的产品和V2G实验
丰田这里做了两部分设计，拿了几台prius的PHEV去做交流电一级的V2G，也给做一些车载的选配件。如图5所示，这里在放电继电器配置独立的熔丝，使用一路分立的1.5KW的100V逆变器来输出，在仅适用一个充电接口额度条件下，通过不同的接口输出来判断充电还是放电。不过值得考虑的是，这里需要考虑很多的技术因素：
·放电接口使用针对性开发的防水的，带保护盖的接口，此接口的长度很小
·考虑里面的放电的控制，兼容SAEJ1772的定义
·使用Proximity的引脚做些控制，配置独立的Latch开关
这种设计带来了较大的挑战性，所以这一组的设计更多作为售后附件。
图6丰田的车载充电和放电系统
图7丰田的车载放电插头
图8丰田设计的接近电阻设计
总得来说，日本车企的考虑是建立在日本灾害比较多，电动汽车作为一个能量存储单元来使用的，在极端条件下，这个功能开发出来就有了很大的意义。可以保证家庭在灾害条件下的基本电能供给。
第三部分中国国内企业的情况
国内主要是比亚迪做的比较靠前，其他车企也纷纷跟进这方面的应用。在唐这辆车上，费了很多心思，甚至专门为了这个主题应用投放了广告。这个系统的相关部件，如图9和图10所示如下：
·交流充放电口：包含电子锁和接口总成
·车载充电机：双向车载交流充电机，具备3KW双向充放电能力
·动力电池包：车上的电池包，内部需要调用三个继电器
·BMS管理：控制电池能量的释放
·高压配电盒：含正极继电器和预充电回路
·仪表：显示放电过程
·外部放电线：输出电能的接口
图9唐的后备箱系统布置
图10唐的放电系统框图
1)车载充电机
按照设计意图来看，这个充电机分三个部分：
a)3KW的AC/DC，特别是DC电压比较高
b)3.3KW的DC/AC，输出220VAC用
c)未知功率的13.8V输出，用来给低压系统+BMS系统供电
如下图所示，充电的状态下
o充电：交流电从2进，从4变直流输出，此时交流一级的泄漏电流由Mode2&3进行监测，内部有个直流一级的漏电流检测。
o放电：直流从4进入，从2变交流输出，此时只有直流漏电流检测。
备注：此时不知道这个13.8V的辅助电源是否再工作，如果不工作，则需要完全消耗常电或者12V电池电流。如图11所示，一开始预留了一个专门的放电连接器，后来根据优化把此项给消除了。
图11唐的双向车载充电机
2)交流线束和电池连接线束
由于基本处于复用的考虑，这里的能量流动双向均考虑在同一线路上进行，可分成：
·交流线束：充电插座<==>充电机
·直流线束：充电机<==>配电盒
图12唐的高压配电线束
3)充/放电口和放电线束
充电插座：配置有L、N、PE三根动力线，还有CC、CP还有电子锁控制线
放电线束：国标的头子，配上专用的定制2kOhm的接触电阻
图13唐的放电线束和插线板
4)高压配电盒
高压配电盒包括以下几个部分
a)电池包里面有三个接触器，负接触器、两电池包分段接触器(内部分压用)
b)预充继电器：配合上盖的预充电阻
c)正极接触器：主接触器
图14唐的高压配电盒
放电系统整个工作过程
放电系统整个启动过程如图15所示，完全靠接触引脚CC上的电阻来判断，充电机根据这个接近电阻是否等于2Kohm来判断是否进入放电模式，一旦检测之后，通过与BMS和仪表系统进行交互来实现系统放电。这里并没有说明电子锁的动作，所以不清楚是否电子锁是否锁止。
图15放电系统工作过程图
注意这个逻辑图里面，开关完全靠插头的接触电阻。整个系统工作以后，需要涉及动力网总线、启动网总线
1)动力网：车载充电器、低压BMS、组合仪表等这条线是必须**的。
2)启动网：锁电子锁需要BCM进行启动
一些猜想：在边界范围比如电池电量较低的模式下使用这个功能，因为按照BMS的保护系统的设计，当SOC低于10%的时候，可以启动驻车充电模式，然后通过驻车发电模式(启动TCU+ECM)，维持系统工作在电量SOC<15%的模式调整发电电流。否则按照这个模式下去，电给放完了。
合规的讨论
根据做了一个双向，使得3.3KW的充电大了好大的一圈。其实从内部的走线配置来看，从原有GB/T20234出电，目前是不被许可的，出现漏电保护的因素，没有涵盖在里头。在18487.1里面充电过程最接近的是1.5KOhm的10A线束连接，同时没有任何反向能流的规定或者说明。这个功能其实超出了目前整个标准体系，未来需要标准进一步加入PLC的电力线载波通信，在V2G的标准体系里面，未来是可能作为一个标准的扩展功能的。
图16基于PLC的双向能流体系
本文小结：和智绿的尹总交流，感觉从未来的市场需求，特别是户外郊游乃至应急的考虑，电动汽车可以充分发挥出这个功能的作用。部署在大容量电池的纯电动汽车和增程式的电动汽车上，都会有比较好的使用效果。但是对于放电的逻辑，这个功能需要整合在V2G和V2H里面更合适一些。
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在老代和陈少翀博士前面两篇关于不支持v2G的文章发出后，很多朋友提出了反对的声音。老代在考虑了很多的人观点后，发现其实我们的目光仅仅是把目光局限在削峰填谷的储能技术的讨论上，V2G可能不会大规模的使用，但是在一些特殊的场景，倒是有其在细分市场存在的合理性。
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V2G不参与削峰填谷，而是偶尔参与调频，提高电网的稳定性，其经济性还是有的。
支持观点一： 阿尔斯通中国技术中心总经理李乃湖教授认为：在考虑VEG或V2G的效益时，除了调频调峰，还有一点就是对电网稳定的提高。此外，在未来的能源互联网，V2G的UBER模式将对市场巨大的影响！
支持观点二：上海电力学院廖强强：可以用电动车 电池作为电网的缓冲，为电网提供辅助服务，如调峰或调频，增加电网稳定性和可靠性，降低电力系统运营成本。服务是要收费的，调频服务同样需要收费的。V2G模式绝不是去靠赚取峰谷电度电价差来盈利的，它是从容量电价上去盈利的[微笑]南方电网规定标准调频费用是32.7元/kW。储能的本质并不是发电的，它是为电网的稳定运行提供辅助服务的，不应把它与火电，核电，风电，光伏等发电设备同等对待。 -
V2G的另外一个变种，V2H（home）或者V2L（load）。V2G讲的是电动汽车 并网到电网，但是在一些特殊场合，例如日本市场V2H是有一定的市场，例如在福岛核电站出事后一个多星期，当地的电力供电处于瘫痪状态，而具备V2H功能的电动或者混动汽车，可以给家庭提供应急的能源，这也是一个比较好的应用。 另外，最近比亚迪唐的一个广告，讲的是在春节回家途中，由于堵车，唐本身自备3KW的交流输出能力，煮水、烧饭或者使用1KW左右的微波炉，这些都是够的。在中国铁塔的城区站点，由于应急发电机的 噪音太大，干绕小区的环境，而电动汽车自带多达80度的电池，对于3KW左右的 基站来讲，电动汽车可以作为一个移动的发电设备独立运行，也是一个比较好的应用场景。
支持观点华麟总：V2G是否有用，主要看商业模式。在中国这种条块分割的环境下，恐怕很能有用。如果V2G的主要目的是想用来给电网错峰，但是未来发电模式在假设石油价格能维持在20～30刀以下的情况下，风电，太阳能等高成本的垃圾电很难成为主流。燃油（燃煤）电站、核电、水电会是主流，而这些电站的错峰调节不是什么问题。在这种情况下，用电动汽车的电池来做错峰，没有什么适用价值。而电池本身的问题反而会因为V2G模式造成充放电次数数多而降低寿命，就更有适用价值。但是，如果在离网情况下，本身需要电池储能，车用电池做为一种补充，可能还是有适用的地方。但是否能足以成为一种商业模式，就看量有多大了！？
3. Uber应用场景，目前的电动汽车的充放电次数为1000次左右，按照三四天充电一次，目前的电动汽车电池应用年限也是在10年以内，参与V2G不太现实。但是目前单电芯的循环已经做到5000次的，如果BMS的管理能力提高，电芯成组后的充放电次数到了2000-3000次，电池的有富余的能力可以参与电网的回馈，这样电池的潜在价值发挥到最大，V2G的未来也要看未来电池技术的发展，不能一概而论。
支持观点一：腾讯公司的李经理认为，我们参考Uber，即便汽油车如此成熟的今天，真正参与Uber赚钱的车还是比较少，因此不要指望V2G去赚取那点电费，除非像顺风车那样，在哪天出差不开车的时候才会去卖点电赚钱，而这个也需要等到电池比较成熟，不伤及汽车的时候。
支持观点二：未来主流的私家用的电动车续航里程应该在200-500公里，电池量30-80kwh。电动车主要在大城市，是参与需求侧响应的理想设备。随着电改的推进，峰谷电价肯定会拉开，我看好她！
最后对这几天V2G和VEG的观点做个总结，比较经典的是深圳麦格米特公司廖海平博士的观点：V2G 是老外早就提出的吧，包括V2V，基于能量的精确控制，充分利用车载电力电子与储能设备，实现能量自由流动，充分高效利用。根本体现的是电力电子的自由精神啊！国内外相关的研究与讨论很多的，可以深入研究再下结论。
未来就是要实现高性价比的能量的智能，自由化流动，包括现在有人提出的V2G向B2G，与智能电网的整合。可行性上当然有争议与挑战，但也基于此才可能会有颠覆性的创新。EV的迅猛发展会带来很多问题与机遇。“there would be little risk of leaving the office to discover a car with a dead battery. That's because V2G cars would have on-board controls to prevent their batteries from being drawn below minimum travel needs set by the owner - say, a 50-mile trip. ”这回应了楼上朋友关于过度回馈的质疑。