能效电气于2023年3月7日发布了全球首款IP65防护等级、自带电池唤醒的3kW便携式直流放电机UCD3500（峰值功率3.9kW）。能效电气的洞察力和创造力再次让业界和市场眼前一亮。

【“去OBC闭环三部曲”系列产品之一】能效电气发布直流放电机UCD3500

在尚未发布的标准GB/T 18487.4-202X的引言中指出：“电动汽车搭载了大容量的电能存储装置，当电动汽车具备对车外的电能输出功能时，车辆可视作为可移动的储能电源。具备对外放电功能的车辆，可为家庭或紧急救援的负荷提供电能，即V2L（Vehicleto-Load）”。直流放电机即直流V2L，通过直流充电枪头连接到电动汽车的直流快充枪座（枪头和枪座符合国标GB/T 20234.3-2015），将动力电池的直流电接转换为额定电压220V的交流电。当下市场中商业化的V2L都还是单相220V的。

直流V2L是否有长期的市场前景？应具备哪些功能？技术实现的关键点有哪些？

V2L的需求分析

便携式储能很火，火得有点让人不理解。虽然今年便携储能的头部企业生意并不好，但不能否定这个市场被创造出来了。我在UCD3500的发布文上说明了这个市场为什么能火起来：

· 饱暖思浪漫，露营成为一种流行。

露营对用电的需求不一定是通过便携式储能，但便携式储能提供了一种供电方式。

· 人类天生具有分享的愿望，短视频流行。

· 线上购物已是大产业，视频广告是刚需。

个人拍摄户外短视频，专业人士户外拍摄广告，如果耗时过长，摄像设备就需要额外的供电。

这些需求到底有多大？平均多少家庭需要一个？市场会饱和吗？…… 我不敢以一个70后的同理心来拍脑袋。我总觉得便携式储能的需求量被放大了！V2L的需求就更直接说是极其小众的需求，甚至是一种噱头和伪需求。

去年便携式储能出口火爆，有一种非正式说法是因为俄乌战争。战火摧毁了乌克兰的电力设施，乌克兰人民白天用光伏电池板将太阳能收集储存到便携式储能电池里，晚上用便携式储能提供家用。欧洲的户用储能火爆，也说是因为俄乌战争。

对于多数的旅游景点，车辆并不能直接开到海滩边或者紧挨某游玩目的地。车辆只能停靠在旅游景点的停车场。停车场并不宜烧烤，即使能在停车场烧烤，场景也不浪漫。

在中国市场，电动汽车的放电不能代替便携式储能。

电动汽车的电池容量相对于“户外移动电源”的电池容量，则是“超级大”了。拍摄间隙，回到停放在拍摄目的地的停车场，从电车上取电，将“移动户外电源”补满电。因此，我们将直流V2L作为"去OBC闭环三部曲"的新品类，在中国市场的定位是：让电动汽车变成了“超级移动电源”，让“移动户外电源”有了大容量的能源仓，丰富人们的潮流生活。这个定位似乎很憋屈，但清晰地表明，V2L只是便携式储能的补充。

对于"极卷"的汽车销售队伍来说，“别人家有，我们也要有。不管有多少需求，不要影响卖车。”

直流V2L的基本功能

1.逆变器。

直流V2L的最核心功能是将动力电池的直流电转换为用电设备的交流电，这就是电力电子学科里的逆变器、DC/AC变换器。

逆变器的输出最好是标准的正弦波。输出要能要接不同类型的负载，尤其是RCD负载，这也是产品测试的重点。有些车载逆变器将点烟器的12V转换为220V，其输出可能是三角波，而不是标准的正弦波。

2.多重保护。

输入过压/欠压保护，输入过流保护，输入防反接保护，输出过压/欠压保护，输出过流保护，块输出短路保护，模块过温/低温保护。输入侧和输出侧分别有2个熔断器。输入侧有2个直流接触器，输出侧有2个交流继电器。

3.唤醒BMS。

放电机自带有了三节18650电芯串联的锂电池，唤醒放电机的辅助电源系统和车端BMS。且当锂电池亏电时，可通过USB接口外接5V电源给锂电池行充电。

4.和车辆BMS通信。

和车辆BMS通信，诱导车辆动力电池的主继电器闭合，允许车辆对外放电。

5.一键开关机。

按下外设的开关按键，放电机内部的继电器闭合，接通常备的锂电池，锂电池的电源唤放电机的辅助电源系统和车辆BMS，从而启动放电。

在放电状态下，长按外设的开关按键，辅控芯片检测到此处为低电平且持续超过2s后，车辆BMS进入休眠状态，车辆上的K5、K6断开，低压辅源转为由电池供电，模块停止工作。松开按键后，低压辅源停止工作，CAN芯片、辅控芯片、主控芯片由于断电进入休眠状态，至此，放电结束。

6.蓝牙功能：蓝牙关机、蓝牙小程序查看放电状态、蓝牙近距OTA。

蓝牙无法开机，因为在放电之前，蓝牙芯片没有被供电。

7.标配民用插座。

自带有16A的三孔插座和10A的两孔、三孔插座，可直接连接电烤炉、电磁炉、热吹风、风扇等各种用电设备。

8.IP65防护。

是否需要做成IP65是产品定义的问题。能效电气推出的UCD3500采用了独立风道技术，防护等级高达IP65，电路板是全密封设计，真正做到了“绝尘”。配置了精心设计的防水插座，雨水无法通过插座侵入机身内部。

9.双重绝缘。

双重绝缘带来安全感，譬如各种家用电器，电吹风、电饭锅，虽然都有高压接入，但是都没有接保护地。典型的双重绝缘产品，如电缆线，外面一层皮破了，里面还有一层。双重绝缘指同时具备工作绝缘 (基本绝缘) 和保护绝缘（附加绝缘)的绝缘。双重绝缘的优点是安全可靠，当基本绝缘损坏后也不会造成触电事故。双重绝缘是ll类电器和工具所采用的防止触电的基本防护措施，双重绝缘的特点是不需要接地线(也不允许接地保护），因此不受地点有无接地设施的限制，也不像Ⅰ类工具那样在没有其他安全防护措施时，使用者必须戴绝缘手套，穿绝缘鞋或站在绝缘垫上才可以使用。

10.电子锁锁止。

在放电过程中，不能从车上拔出充电枪，一方面更有安全感，另外一方面，如果没有电子锁，放电过程中直接拔出枪头，可能会出现拉弧现象。

11.指示灯。

指示灯来表征不同的状态。如绿灯闪烁表示待机，绿灯呼吸表示正在放电，红灯呼吸表示输出过载，红灯闪烁表示故障。

产品实现的关键点

逆变器是V2L的核心功能，但是产品实现的关键点不在于逆变器，几kW的逆变器技术很成熟了。我理解产品实现的关键点是如何唤醒车辆，从而实现V2L设备和车辆BMS之间的通信，以及通信该遵循什么样的协议。此外，这个产品到底做成什么样子更有市场？做大功率还是小功率？做大体积还是小体积？不考虑防护还是考虑防护，甚至防护等级要达到IP65？产品定义本身是这个产品实现的关键点之一。

1. 《GB/T 18487.1-2023，电动汽车传导充电系统第 1 部分：通用要求》，代替2015版本。由中国电力企业联合会提出并归口。

18487.1标准的影响力毋庸置疑，属于国家级的“根标准”。2023版刚发布，代表了行业发展的新高度。2023版标准的页数从2015版的46页增加到了167页。从第58页开始都是附录，从附录A到附录I，洋洋洒洒。2015版标准只有附录A、B、C。

附录I的标题是“采用 GB/T 20234.4 的充电连接装置的直流充放电控制导引电路与控制原理”。GB/T 20234.4是电动汽车传导充电用连接装置的大功率直流充电接口，就是高电压（1500V）/大电流（800A）的Chaoji充电接口。这个标准不能用于市场上在售车型，符合这个标准的车辆和充电桩都还没有量产。但是，我们关注的是这个标准如何定义放电时唤醒车辆以及放电时充电桩和BMS之间的通信协议。

请看附录I的I.1 概述和I.5.3.1 车辆被唤醒部分：

I.1 概述

本附录支持采用 GB/T 20234.4 的充电连接装置的 V2G 直流充放电设备（以下简称充放电机）和具有充放电功能的电动汽车。充放电机与电动汽车之间的通信协议应符合 GB/T 27930.2 的规定。

I.5.3.1 车辆被唤醒

当一次充电结束后电动汽车进入休眠状态，当充放电机收到电网放电调度指令或达到充放电机自身放电条件时，设备控制器闭合开关 S1 以唤醒电动汽车，并开始数据交互，此时检测点 1 和检测点 2 GB/T 18487.1—2023

的电压值均为 8.73 V（表 D.2 中状态 C）。开关 S1 闭合后 10 s 内电动汽车被唤醒，车辆控制器应闭合开关 S2，此时检测点 1 和检测点 2 的电压值均为 5.60 V（表 D.2 中状态 D）。

我还没找到GB/T 27930.2文本。是否就是GB/T 27930-2013版本？

唤醒车辆的方式完全不能适用当下车型。

图1 不使用适配器

图1（意为：使用下一代Chaoji的充电枪但不考虑用适配器兼容当前充电枪）且支持双向充电的直流 V2G 充放电安全保护系统基本方案的示意图

2.《NB/T 33021-202X，电动汽车非车载充放电装置技术条件》，代替2015版。由中国电力企业联合会提出并归口。

该标准的开篇就说明了仅适用于模式4和连接方式C。模式4表示固定安装的直流充电桩，充电桩和电网直接相连。连接方式C表示从充电桩上引出充电枪线，充电枪线固定在充电桩上的。该标准的附录A标题是《采用 GB/T 20234.3 规定的充电连接装置的 V2G 充放电技术方案》。

该标准对唤醒车辆方面有如下两处描述。A.3部分提出，可以由车辆内部辅助电源唤醒，并强调如果用车辆内部辅助电源唤醒，来自充电桩的枪头和枪座的辅助电源不能有输出，就是说要确保此时充电桩上的K3和K4是断开。但是，在该标准的A.5.5.1部分却提出，由充电桩通过A+/A-提供辅助电源唤醒。也就是说，该标准允许车辆自己唤醒或是由桩来唤醒车辆BMS。

A.3 充放电系统配置

……

具备充放电功能的电动汽车应具备休眠唤醒功能，车辆充电控制器可通过监测低压辅助电源或报文

状态以唤醒车辆。当电动汽车通过监测低压辅助电源唤醒车辆时，其自身供电低压电源应与充放电装置

低压辅助电源供电回路电气隔离，且车辆插座的低压辅助电源端A+和A-不应有电压输出。

A.5.3.1 车辆被唤醒

当进入充放电等待状态电动汽车休眠时，在充放电装置收到放电控制指令后，设备充电控制器可闭开关S3和S4以唤醒车辆，并开始通信握手数据交互。（在18487.1上是用K3和K4来表示的，不是S3和S4）

图2 NB/T 33021—202X附录A提供的V2G 直流充放电控制导引电路原理图

该标准尚未发布。送审讨论稿中多次提到参考GB/T 18487.1-20XX，就是18487.1的2023版本。因为能源局标准是产品标准，没有提到使用什么通信协议，但是属于18487.1的子标准，应该是不冲突的。

可以看出，中电联归口的18487.1的2023版本不想再扯基于2015标准20234.3的枪头/枪座如何实现V2G，但在NB/T 33021里做了安排。33021的2015版没有受到足够的关注。2023版是否能够发行？什么时候实施？拭目以待。

3.《GB/T 18487.4-202X，电动汽车传导充放电系统第 4 部分：车辆对外放电要求》。由中华人民共和国工业和信息化部提出，由全国汽车标准化技术委员会（SAC/TC114）归口。

该标准的“范围”条文描述如下：

“ 本文件规定了电动汽车传导放电系统分类、通用要求、通信、连接组件和用电负荷的要求、放电车辆安全要求、环境要求及标识和说明。”

再看该标准的附录A-附录F。这个标准将车辆对外放电的几种不同形态都定义了。交流V2L、V2V，直流V2L、V2V、V2G。遗憾的是，这个标准也还没有生效，我手头的是2021年3月27日的送审稿。

这个标准的V2L似乎最对口，但是无法用于正在开发的通用型直流放电机，因为这个标准给出的控制导引电路和正在实施的GB/T 18487.1-2015上的电路不一样，需要对已量产的车型进行硬件上的改动，显然是不实际的。同时，该标准也给出了放电的通信协议，这倒很好，但是也一样无法适用于已量产的车型。

基于图XX给出的控制导引电路，标准上阐述了放电控制的具体实现办法，如附录C.3的条文。但是这段文字的描述有点费解。概言之，车辆的唤醒是由车辆自己解决，而且车辆还提供放电设备的辅助电源，唤醒放电设备。

C.3 直流V2L放电控制

放电车辆根据检测点 2’ 电压确认是否闭合开关 K7，当检测到检测点 2’为 4V 时，则识别为与需要提供低压辅助电源的专用直流用电设备连接，闭合开关 K7，通过检测点 1’电压，确认车辆插头是否完全连接，当确认车辆插头完全连接并且车辆插座中 A+、A-端子之间电压小于 1V，放电车辆断开开关 K7，放电车辆闭合接触器 K3、K4，等待接收设备放电请求报文，进入直流 V2L 放电模式；当检测到检测点 2’为 6V 时，放电车辆不应闭合开关 K7，应默认等待进入充电模式。

图3 GB/T 18487.4 给出的直流V2L的控制导引电路

该表述提供了直流V2L的放电通信协议，如下表F.1。该通信协议参考GB/T 27930-2015，分别在低压辅助上电及握手阶段增加了ERD和BDR报文，在放电阶段增加了EDC和BDC报文，在结束阶段增加了ESD报文，在任何阶段增加了EDST和BDST报文。

表1 直流V2L放电通信协议

总结这三个标准，

GB/T 18487.1-2023是针对Chaoji的充电连接装置GB/T 20234.4和V2G的应用提出来。

NB/T 33021-202X 提出了针对当下的充电连接装置GB/T 20234.3和V2G的方案，但只适用于模式4连接方式C。该标准允许桩来唤醒车，但前提是桩连到了电网上，桩本身在待机状态下通过电网供电。

GB/T 18487.4-202X很是有针对性地提出了直流V2L，但是要对当前车辆进行改造。该标准没有发布。针对已量产的车型，不对车辆进行改造就无法让车辆放电。

如何唤醒车辆

利用上述三个标准都无法做出一台用于当前在售车型的直流放电机。

车辆通过快充口和放电机连接，如果车辆不能识别出车辆将要放电，不能通过车上的蓄电池或动力电池唤醒车辆和放电机，那么，就只能在放电机里常备一个锂电池来唤醒车辆和放电机自身的辅助电源系统，或者是在放电机上留一个电源接口，外接一个类似充电宝这样的电源唤醒。唤醒后，进入放电阶段时，车上的动力电池将给放电机的辅助电源和BMS自身供电，外接的充电宝可以取走。因此，放电机常备的锂电池或外接充电宝电源都只用持续工作一小段时间，这个“唤醒时间”有多长呢？锂电池的容量要多大呢？

唤醒时间

如果采用三节XX锂电池电芯串联，锂电池组总电压大约是7.4V，需要经过升压电路产生12V给到充电枪头的A+、A-，用于唤醒车辆; 同时，12V给输入继电器、LED灯、CC1检测电路等供电。12V再通过降压电路产生3.3V给MCU、蓝牙模组和CAN芯片等电路供电。

从锂电池供电到动力电池供电的整个过程大致如下：

插枪
按下外设上的按键
放电机的辅助电源工作，MCU判断物理连接完成
闭合K3、K4，锂电池给BMS供电
进入放电握手-参数配置阶段
车端动力电池主接触器K5、K6闭合
动力电池给辅助电源系统供电，代替锂电池

以上过程的持续时间大约20s。

锂电池的容量

电子产品里有了电池，就成了特殊商品：

不能空运；
放在家里长期不使用，电池亏电，要考虑到更换的便利性和亏电时的应急办法；
放在家里保管时，也要注意防火。

如果产品要做得小巧，首先要考虑的是用什么样的电池？铅酸蓄电池还是锂电池？如果用锂电池，用哪种类型的？用几节？在北方的低温环境下是否能工作？

在UCD3500上，我们使用了三节18650圆柱电池串联，首尾连接，整体体积 201*40*19（mm）。对于IP65的设计，电池本身的防护以及电池和电路板连接部分的防护，都是问题，对产品结构和造型的设计挑战很大。

因此，我们就要思考，是否可以只用一节电芯？我们选择的一款电芯的关键参数如下。关键取决于放电机和BMS作为负载的最大功率。一节电芯最大带载能力是22W。针对部分车辆的BMS功耗应该是可以的。考虑到通用性和更多车型的普适性，选择两节锂电池是可行的。UCD3500用了三节电芯，成本和体积的代价都有点大。

使用两节锂电池，电压标称值7.4V，带5.7A负载至亏电保护耗时3min27s，带3A负载耗时7min20s。两节锂电池更可靠——在用户不熟悉放电操作过程，或者出现某些故障的时候，有更多次机会尝试唤醒车辆BMS。两节电池容量是一节电池的两倍，保证后续能够工作的前提下，静置存放时间远长于一节电池。

和BMS之间的通信协议

早在2018年的10月9日，我们发布了车车充产品，为V2V提供了新型解决方案。产品发布后，一片欢呼，一天接到了200个电话。这让我们产生一种错觉，以为这个产品市场很大。以我们的分析，觉得这个产品没啥市场才合理。最终的销量表明，我们的分析是对的——V2V和V2L一样，叫卖不叫座。也许只是2018年到现在这个阶段的市场行情，最终V2V这种产品形态将长期存在，是一种长期的细分品类。

如何从车上放电？我们第一个此类产品是放电车，为某商用车企定制了几台车车充放电设备。这家车企要给另外一家流量明星车企提供应急补电车辆。采用专有的通信协议，很复杂的专有协议。这个定制的生意发生在2017年年底。到了2018年初，这家流量明星车企希望给每个城市端都配上车车充，用城市小哥使用的某品牌的服务车（乘用车）对外放电，给明星车辆补电。但要动用整车研发团队资源或BMS供应商来改协议，对于车企来说，流程上都很难走; 即使可以改协议，也最好是小改动。当时想法是，可以按27930协议“诱骗”车辆闭合K5、K6，然后能在报文中加上一个放电的标识，车辆识别到放电，允许电流反向。

于是我们在GB/T 27930-2015 《电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的》中，将CRM报文的SPN 之2562 为3字节可选项，将该可选项作为放电判断标志，规定：0x5A5A5A表示放电，BMS在接收到此报文后进入放电状态。虽然放电状态下电压和SOC都在减少，电流方向也反向了，但是BMS开始放电与开始充电，BMS停止放电与停止充电的逻辑是完全一致的，因此，可以按上述方式进行修改。

18487.4定义的协议也是在27930基础上的补充，但是更加完善。

后来，我们发现一个秘密。对多数车辆，可以完全按照27930协议来放电。

产品定义的纠结

在我的脑海里，我一直希望把这个产品做成一个“排插”的样子，但是，最终我们第一款产品做成了下面这个样子。

做成这款产品后，我们端详着她，X君是见过世面的，他感慨说，“小公司是做不出这样的产品啊！”

但是，不管怎么说，关于产品定义，有很多问题值得探讨。

便携式or壁挂式？

V2L宜做成便携式。甚至可以说，做成便携式为止。壁挂式可以做成V2H（Vehicle-to-House）或V2G（Vehicle-to-Grid）、兼容V2H。从专业上说，V2H和V2L不是一种分类。从输出负载来看，V2H就是V2L。V2L应用到家里，就是V2H。便携式的V2L当然也可以用于家庭，但对于家用，壁挂式或者立柱式总给人心理上感觉上更安全一些，更符合场景。我们还看到一种没有量产的产品定义，将V2L做成壁挂式，但可以兼容便携式。

产品定义上，我喜欢做“减法”。V2L做成便携式就为了海边的篝火好了，就为了应对“噱头”，为了“封口”——堵住那些“卖不出车子就觉得是没有V2L”的屌丝销售的嘴。

双向 or 单向？

2019年，我们做出了便携式2kW双向V2L的EV样机。2020年，一个从来没做过电源的公司拿到车企的一个定点，转找我们做一款便携式2kW双向。那个产品定义颇有创新之意。但是，按照那个定义，做出来的产品特别大，特别贵，特别重。那个时候，我已经摆脱了”车企焦渴症“，选择了放弃。2021年，我们面临另外一个车企的3kW便携式双向的开发机会，再次主动选择了放弃。

我认为，为了应对去OBC的产品方案的闭环，要做减法。把2kW单向便携式充电机做到极致，做成自然冷却而且特别的小，是一种终极。

把放电的V2L做成特别小，特别便宜，功率全系列化，是一种终极。随着电动汽车的普及，充电焦虑将是一种伪命题。随着去OBC争议消除，在中国市场，人们会认识到，便携式储能电源是无法用便携式V2L代替的。

便携式V2L有那么一个市场空间，但是，我认为，有0.1%的转化率（买车的消费者购买V2L的比例）就很不错了。

便携式做成双向，是错误的定义。 便携式放电机和便携式2kW的充电机，都是我们为了去OBC的方案闭环，为教育和引导市场付的“封口费”。要堵住那些屌丝销售的嘴。

隔离 or 非隔离？

动力电池连接放电机，组成的系统并没有连接电网的地，是一个浮地系统。整个系统的“地”就是“车身地"。隔离或者非隔离，在这个应用场景上没有本质区别。隔离，出现短路，就是变压器的某一侧和电池之间短路。非隔离，出现短路，可能是用电设备和电池之间短路，或者是放电机的某一部分电路和电池之间短路。总之，都是短路。短路电流将先烧毁放电机的熔断器。这种短路，在电池充电时也一样存在，不用额外地担心。

为什么高压电线杆上停着的那只鸟不会被电死？被电击的前提是构成回路。车身上带电，人手触摸它，会不会被电击？没有回路就不会。如果人手连接到动力电池的正和负，形成回路，就会被电击。什么时候有这种可能？

防护等级

一定要IP65，甚至希望做到IP67。我们第一代产品定义上有这样一种“执念”，毕竟，人身安全是天大的事。但是，要实现IP65，就必须用独立风道，就要用压铸铝、要开模、要灌胶，开发难度、工艺难度都上去了，成本、体积、重量也都上去了。代价很大。

我一直想将这种产品类比为“插排”。“插排”也常用于户外，工作状态下也带强电，但没防护。但是，不一样的是，“插排”的产品定义首先是用于室内，偶尔是用于户外。放电机首先是用于户外，本身就是一个户外产品。万一在使用过程中下大雨了，怎么办？如何切断电源？如何保证人体不触电？

功率大小

功率做多大合适？莫衷一是。我们调查亚马逊上便携式储能电源的销量排序，发现前十名的多是1kW以内的，如下表所示。

但是，我们收集到反馈说，在海边野炊，要用电炒锅，要烧开水，还要炖鱼汤，功率最好能搞到6.6kW。

我们第一款产品在功率上折衷了一下，做成了额定功率3kW，峰值功率3.9kW。

体积/重量/成本

体积越小越好，重量越轻越好，但是要受限于电力电子的技术水平和产品的防护等级要求。我们设想，1.7kW及以下的，能做成手持式的，直接插在快充口上。3kW的，能做成“插排”大小，不管防护等级。6.6kW，就做成了微波炉大小，不管防护等级。

成本，要低到让消费者没有购买决策的压力，和买零食一样的轻松，就像你突然想买个口香糖嚼嚼。买一个放在车上，可能两年用一次，可能两年用不到一次，但因为小巧、精致、漂亮，而且便宜，于是就买了。最终，可能某个时候能用上，但更大可能是从来就没用过，就像模式二充电盒一样。一旦做成小巧、便宜的产品，就是一个新品类。一旦做成小巧、便宜的产品，有便携式储能的用户也会买这个，多备一个，可以在车上给便携式储能补电。

如果可以做到350元，必然是爆款。实际上做不到：-）