截至2019年7月,中國(guó)已經(jīng)建成了全球最大的公共充電網(wǎng)絡(luò)—— 一共計(jì)鋪設(shè)了44.66萬(wàn)根充電樁,其中交流電樁25.95萬(wàn)根,直流電樁18.65萬(wàn)根。
以直流充電樁為例,實(shí)現(xiàn)“地區(qū)上萬(wàn)”這樣規(guī)模的省份/直轄市就有近10個(gè),如下圖所示。
直流充電樁布局上萬(wàn)的省份/直轄市
同時(shí),隨著補(bǔ)貼政策鼓勵(lì)續(xù)航里程和動(dòng)力電池技術(shù)的突破,電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程也在逐漸提高。截止到2019年7月國(guó)內(nèi)的汽車企業(yè)新能源乘用車的續(xù)航格局,已經(jīng)形成了分化。
2019年7月份新能源車產(chǎn)量及續(xù)航分層
2019年上半年還是續(xù)航400公里為主導(dǎo),已經(jīng)有續(xù)航500公里的車型逐步進(jìn)入市場(chǎng);原本續(xù)航300-400公里的車型,由于補(bǔ)貼退坡可能往更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的250-300公里續(xù)航這個(gè)區(qū)段去配置。
因此對(duì)于目前的電動(dòng)汽車而言,分層的結(jié)構(gòu)會(huì)形成兩類車——面向長(zhǎng)距離續(xù)航和面向經(jīng)濟(jì)實(shí)用的車型。前一類通過(guò)安裝60kWh以上的電池,基本上已經(jīng)解決了電動(dòng)汽車的里程焦慮。
與此同時(shí),這類車型的充電反而變成了一個(gè)核心的技術(shù)問(wèn)題,甚至成為中外新一輪技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)問(wèn)題。在這方面快充功率的迭代和發(fā)展,是接下來(lái)電動(dòng)汽車差異化的重要分界點(diǎn):
國(guó)內(nèi)電動(dòng)乘用車用的直流快充樁充電功率為60kW左右,實(shí)際充電時(shí)間10-80%在常溫下為40分鐘,在溫度比較低的時(shí)候普遍大于1小時(shí),消費(fèi)者對(duì)于充電的時(shí)間需求是期望和加油一樣(10-20分鐘),而且目前消費(fèi)者目視能看到的快充功率補(bǔ)電的速度,可以直接對(duì)應(yīng)折算成每分鐘車輛增加了多少的里程,高功率的充電是直接有助于打消客戶的充電顧慮,增加車主對(duì)于這臺(tái)車特性的信心。
基于快充,國(guó)內(nèi)外車企和充電樁企業(yè)建立了Charin的組織,在電動(dòng)汽車快充的路徑上不斷去做標(biāo)準(zhǔn),而寶馬、戴姆勒、福特、奧迪以及保時(shí)捷5家車企通過(guò)聯(lián)合投資將會(huì)打造一個(gè)350kW的快速充電網(wǎng)絡(luò),特斯拉進(jìn)一步升級(jí)它的Supercharger,在第三代的充電功率往250kW來(lái)設(shè)計(jì)。
從充電接口標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看,中國(guó)在演化路徑上GB/T的充電接口標(biāo)準(zhǔn)(原有GB/T 20234.3-2015中規(guī)定額定電流最大為250A),在電壓、電流兩項(xiàng)指標(biāo)上,都通過(guò)一個(gè)系統(tǒng)性的升級(jí)來(lái)切換到面向高功率設(shè)計(jì)。
連接接口:目前的充電連接接口標(biāo)準(zhǔn)往前推進(jìn)是有一些阻力的,特別是由于接口與原有的不一樣設(shè)計(jì)思路,使得需要有完善的充電接口兼容設(shè)備(充電轉(zhuǎn)換接口)才能達(dá)到很好的新老交替,目前在這個(gè)點(diǎn)上,這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)時(shí)機(jī)是非常關(guān)鍵的。
對(duì)車輛和動(dòng)力電池的要求:車輛層面,在400V和800V條件下能達(dá)到的兩個(gè)不同的充電功率,需要車企對(duì)各高壓零部件的絕緣、耐壓等級(jí),銅排的載流、耐高溫能力設(shè)計(jì)等進(jìn)行調(diào)整。
對(duì)于電芯來(lái)說(shuō)充電倍率要求3C和4C,整個(gè)電芯層面的設(shè)計(jì)取向需要從成本降低的角度考慮,這方面的需求相對(duì)比較窄。
而且對(duì)于電池系統(tǒng)里面的電氣設(shè)計(jì)和電池?zé)峁芾矶继岢隽艘蟆诟吖β士斐錀l件下需要冷卻的部件會(huì)增加,包括充電接口和充電線纜,甚至是電池系統(tǒng)內(nèi)的電連接散熱都需要進(jìn)一步考慮,此外電池系統(tǒng)的低溫加熱也有新的要求。
充電功率的電壓平臺(tái)選擇
對(duì)電網(wǎng)和充電樁的要求:大功率充電站是根據(jù)用戶充電時(shí)間與地點(diǎn)的選擇,更大程度上取決于行駛的需要,呈現(xiàn)出離散的特點(diǎn),也會(huì)對(duì)功率負(fù)荷要求呈現(xiàn)較為明顯的隨機(jī)性、間歇性特點(diǎn)。
特別是可能在極端需求下,如在夏季電力供應(yīng)緊張時(shí)期,在區(qū)域特性上出現(xiàn)局部過(guò)負(fù)荷問(wèn)題,這對(duì)于建超級(jí)快充樁和相應(yīng)的快充站,影響是最為直接的。
相對(duì)而言從充電樁來(lái)看,倒是小問(wèn)題了。大功率直流充電需要從電壓和電流兩個(gè)方面來(lái)提升。
電壓首先要覆蓋更寬的范圍,從250-1000V的寬電壓考慮,功率元器件的耐壓、絕緣等方面,都需要在原有的設(shè)計(jì)上調(diào)整;電流需要從250A提升到500A,大部分的電氣連接需要采取冷卻措施。
更重要的是整個(gè)安全和溫度的管理,由于這個(gè)功率對(duì)于充電過(guò)程中任何電連接點(diǎn)的溫度都需要不超120℃。
2018年和2019年7月的分省份充電熱力圖
充電基礎(chǔ)設(shè)施從2012年開始從政策層面支持,目前中國(guó)的政策體系已漸趨完善,涵蓋規(guī)劃、建設(shè)運(yùn)營(yíng)獎(jiǎng)勵(lì)補(bǔ)貼、充電電價(jià)電費(fèi)、土地等多個(gè)環(huán)節(jié)。2019年把地補(bǔ)取消以后,陸續(xù)出臺(tái)多項(xiàng)強(qiáng)有力的政策扶持充電基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)發(fā)展。
高功率充電,目前來(lái)看是從60kW往80kW、120kW和150kW這樣的功率等級(jí)逐步前行的,2-3年內(nèi)由于沒有直接的訴求,在中國(guó)還會(huì)是一個(gè)瓶頸,想要突破這個(gè)瓶頸,是從新的充電接口標(biāo)準(zhǔn)頒布,到現(xiàn)有的充電設(shè)施逐步改造,然后形成整體的充電設(shè)施收益率改進(jìn)逐步完成的。這種更迭可能是個(gè)逐步加速的過(guò)程,特別是新的電動(dòng)汽車平臺(tái)都是以原有充電功率翻倍的需求來(lái)設(shè)計(jì)的。
評(píng)論
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