十分鐘充滿電?新能源車快充趨勢解析
眾所周知,繞過充電基礎(chǔ)設(shè)施,大談電動車普及是“流氓行為”,也正是因為充電樁規(guī)模小、數(shù)量少,電動車本身的問題被無限放大。為了解決這個問題,寶馬大眾合資的愛奧妮特在歐洲投資建設(shè)了輸出功率高達350kW的DC快充樁。這讓中國的電動車車主羨慕不已,同時也想知道國內(nèi)的快充電樁是如何發(fā)展的,尤其是充電像加油一樣短、方便的未來還有多遠。本文將對此進行深入討論。
一分鐘速讀全文:
1.快速充電時間主要由電池容量、車端充電功率和樁端輸出功率決定。目前國內(nèi)由于車端充電功率較低,快速充滿電仍需1-2小時左右。2.目前國內(nèi)主要的快速充電樁為30 kW和60kW的DC充電樁,但“九橫九縱兩環(huán)”高速公路的快速充電網(wǎng)絡(luò)已初步建成,單臺快速充電樁最大輸出功率可達120kW,部分車企和運營商投入的充電樁也可達120 kW3.國外快充規(guī)模較小,但部署的快充樁輸出功率很高。投入施工使用的快速灌注樁最大可達350kW,配套機型可在10-15分鐘內(nèi)實現(xiàn)80%的填充;4.目前能匹配200kW以上大功率快充樁的車型很少,其中保時捷Taycan(查成交價|參配|優(yōu)惠政策)快充按300kW以上設(shè)計,奧迪e-tron(查成交價|參配|優(yōu)惠政策)快充按150kW設(shè)計等。
◆什么是快充樁,影響充電時間的因素有哪些?
根據(jù)充電功率的不同,充電樁分為DC快充樁和交流慢充樁兩種類型,也有交流-DC一體樁兩種類型,一體疊加。那么收費有多快呢?汽車廠商通常以這種方式引入其車型的快充時間,即從零充到80%滿充需要半小時左右。消費者對此感到困惑。你為什么不直接告訴我完全充電需要多長時間?這是因為從零到100%充電通常需要2個小時左右,這讓用戶覺得不“快”。
相比慢充需要5-10個小時充電,快充還是有優(yōu)勢的。但是對于用戶來說,他們想知道的是什么在影響充電時間?能否解決充電慢的問題,與汽車加油速度對比體驗?遺憾的是,目前不可能達到像加油那樣的充電速度,因為充電速度與車輛電池的容量和溫度、車輛能夠承受的充電電壓、充電樁的充電功率密切相關(guān)。
首先,電池容量影響充電速度,這一點很好理解。在其他條件不變的情況下,電池容量越大,充電時間越長。但在相同的電池容量下,不同車型的充電時間會有所不同,這取決于電池溫度和電池BMS管理系統(tǒng)等。其次,車輛能承受多大的充電功率是目前直接影響充電時間的因素之一,充電功率與車輛本身的電池電壓密切相關(guān)。這是因為在一定的充電電流下,充電電壓越高,充電功率越高,充電時間越短。
據(jù)統(tǒng)計,國內(nèi)外電動汽車和插電式混合動力汽車的電池電壓大多在280V-400V之間,少數(shù)車輛通過升壓裝置可以達到500V以上。比如比亞迪秦Pro(查成交價|參配|優(yōu)惠政策) EV可以通過自帶的升壓系統(tǒng)將電池電壓提升到600V左右;保時捷Taycan電壓平臺可承受高達800V的電壓,因此,如果NEDC電池續(xù)航超過500公里,則可在快速充電15分鐘后恢復(fù)400公里。但目前能達到800V電壓平臺的機型很少,而且由于中國規(guī)定,操作人員只能操作700V以下的電氣設(shè)備,沒有特殊防護服。所以即使接了輸出電壓800V的快充樁,也不是誰都能隨便操作的。
最后,為了縮短充電時間,大功率充電樁必不可少,否則即便是帶著高壓電池組的保時捷Taycan也只能在7kW充電樁前流淚到天亮。一方面,臨時應(yīng)急充電需求需要大功率充電作為關(guān)鍵技術(shù)支撐;另一方面,隨著電動汽車目前續(xù)航里程和充電功率的提高,對更強大的充電樁的需求越來越高。那么目前快速灌注樁發(fā)展到了什么水平呢?
◆快速灌注樁仍面臨功率低、規(guī)模小等問題。
雖然我們經(jīng)常聽到國內(nèi)外發(fā)布350千瓦、475千瓦甚至600千瓦大功率充電樁的消息,但目前市場上主要的快速充電樁仍然是30千瓦、60千瓦的DC樁。值得一提的是,目前我國對充電樁功率的定義并不明確。業(yè)內(nèi)主流觀點認為,2021年之前50kW基本被認為是大功率。但是隨著快充技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)在100kW以上的充電樁功率可以稱之為大功率,但是大多數(shù)樁企認為60kW以上才是大功率充電樁。
如果限制在100千瓦,那么中國目前的大部分快充電樁都不能稱之為大功率,比如Xpeng Motors,在中國充電樁的功率更具侵略性。據(jù)其工作人員介紹,目前小鵬超級充電站以180kW雙槍DC快充樁為主,其中單槍平均功率90kW,最大功率可達120kW;此外,國家電網(wǎng)、TELD等充電運營商的120kW快速充電樁也已投入使用,但這些大功率充電樁目前仍是少數(shù)。特斯拉下一步會將快充充電樁從目前的120kW升級到150kW,不過特斯拉充電樁是專門為品牌主準(zhǔn)備的,這里就不贅述了。
然而,目前國外開始建設(shè)的快速灌注樁功率已經(jīng)達到300千瓦。比如寶馬、戴姆勒、福特、大眾等汽車廠商聯(lián)合成立的合資公司愛奧尼亞,就已經(jīng)建成了最大功率350kW的充電樁,其輸出功率是目前特斯拉運營的120kW快充樁的3倍。此外,澳大利亞廠商氚在去年8月份發(fā)布了一款充電功率高達475kW的充電樁,但超高功率充電樁還沒有投入建設(shè),目前公司啟動的快充樁功率也是350kW。然而,就中國而言,200千瓦快速灌注樁的建設(shè)環(huán)境并不完善。一方面是用戶需求、運行需求、動力電池需求不足,另一方面是國家標(biāo)準(zhǔn)不允許。
除了與國外在輸出功率上的差距,我國快速灌注樁的建設(shè)規(guī)模相對較小。根據(jù)充電聯(lián)盟的數(shù)據(jù),截至2021年4月,我國公共充電樁數(shù)量達到39.1萬個,其中快速充電樁數(shù)量為16.85萬個,占比43%。如果有56.2萬個私人充電樁,快速充電樁只占總充電設(shè)施的18%。但得益于國家一系列政策支持和鼓勵民間資本進入等有利環(huán)境,中國擁有全球數(shù)量最多的快充樁或整體充電樁。
造成快充樁施工速度慢的原因主要有兩個:一方面,從成本上看,快充樁從施工到運營需要較高的成本,且大部分收費運營商主要采用收取服務(wù)費的方式,導(dǎo)致投入產(chǎn)出不平衡,挫傷了樁企建設(shè)大功率快充樁的積極性;另一方面,快速灌注樁的施工對現(xiàn)場和用電環(huán)境有較高的要求。由于快充需要瞬時、強大的電力支撐,常規(guī)電網(wǎng)無法滿足,快充站必須靠近或建設(shè)專用充電網(wǎng)絡(luò),這進一步增加了快充站的選址難度。
根據(jù)國家發(fā)展規(guī)劃,到2021年,計劃保有新能源汽車500萬輛,建設(shè)充電樁480萬個,實現(xiàn)車樁比1: 1的建設(shè)目標(biāo);但截至2021年4月,我國新能源汽車保有量為297萬輛,充電樁數(shù)量為95.3萬個。車樁比為3: 1,快充樁與新能源車的比例為18: 1。如今,隨著車輛自身充電功率的提高和國家對快充速率要求的提高,包括國家電網(wǎng)在內(nèi)的充電運營商從2021年開始逐漸放棄在公共領(lǐng)域建設(shè)慢充樁,加強快充樁建設(shè)。
值得一提的是,目前新能源補貼政策只要求快充純電動公交車的快充率。電動乘用車的補貼與快充率沒有掛鉤,但從側(cè)面可以看出,國家對快充技術(shù)的要求正在逐步提高。更高的施工要求也有更高的支撐。2021年起,新的補貼政策將取消土地補貼,這部分資金將用于支持充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和運營。雖然部分地方政府用真金白銀支持了充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),但隨著國家政策的明確,可以預(yù)見,國家對充電基礎(chǔ)設(shè)施的資金和支持力度還會進一步加大。
在快充站建設(shè)方面,目前我國快充樁集中在東部沿海地區(qū),已初步建成“九橫九縱兩環(huán)”高速快充網(wǎng)絡(luò)。據(jù)國家電網(wǎng)介紹,“九橫九縱兩環(huán)”快充網(wǎng)絡(luò)可為用戶提供高速公路DC快充服務(wù)??焖俪潆娋W(wǎng)絡(luò)覆蓋19省150市,里程3.1萬公里,充電樁接口采用國標(biāo)DC接口,單臺最大功率可達120kW。此外,為了提升電動汽車車主的充電體驗,以國家電網(wǎng)為首的運營商逐漸放棄在公共領(lǐng)域建設(shè)慢充樁。
◆10分鐘充電時代什么時候到來?
雖然大部分車主都渴望更快的充電時間,但目前在十分鐘充電前,車端的充電功率還不夠高,能夠承受100kW充電功率的國產(chǎn)車型屈指可數(shù)。目前國內(nèi)主流高端電動車電池電壓在400V左右,120kW快充樁足夠其使用。
想要進入10分鐘充電時代,下一代主流電動車的性能應(yīng)該達到電池容量50kWh以上,續(xù)航里程500km以上,充電速率3-15C等。在此基礎(chǔ)上,應(yīng)不斷提高快速灌注樁的輸出功率。特約評論員朱玉龍認為,快充樁未來的發(fā)展趨勢是,未來主流快充樁的輸出功率將達到300kW左右,屆時10-15分鐘就有可能充滿電。但技術(shù)的發(fā)展不可能一蹴而就,10-15分鐘的初始充電時間要等到2021年以后。
總結(jié):電氣化是汽車的發(fā)展趨勢,更快的充電速度是充電樁的未來。在接下來的10-15分鐘內(nèi)充滿電也不是不可能。但更快的充電速度需要車企、樁企和國家電網(wǎng)的配合。車企需要做出能夠支持更大充電功率、更大電池容量、更好BMS管理系統(tǒng)的車型,因為更大的電池容量結(jié)合更完善的電池BMS管理系統(tǒng),可以顯著減少充電次數(shù),有效延長電池壽命。企業(yè)需要制造更大功率的充電樁,國家電網(wǎng)需要為大功率充電提供基礎(chǔ)支持。當(dāng)充電對用戶來說更快更方便的時候,才是汽車電氣化時代真正到來的時候。那時,人們一開始會像馬車一樣淘汰燃油車,轉(zhuǎn)而擁抱電氣化車輛。
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