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充电时间媲美加油 大功率快充会是新能源终极大招?

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网易汽车2月21日报道 10分钟充满电是用户对电动汽车的最终期望,为了媲美燃油车加油时间,电动汽车大功率快充是必然趋势。

在了解何为大功率快充前,我们需要知道充电速度业界通常用“C”倍率来表示,简单理解就是1C充电,即一个小时充满,2C充电,即半个小时充满,数值越大充电速度越快。

电动汽车大功率快充通常指,充电功率在350kW或以上,10-15分钟可充满电(4C-6C),并以单枪方式给动力电池充电的技术。

细看的话,大功率快充的主要技术指标是充电电压1000V下,不带冷却工况下充电电流可达120A,充电功率至少为120KW。带冷却工况下充电电流要达到400-500A,充电功率大于350KW。

因此结合技术发展要求,350KW及以上大功率快充未来最具潜力。

当然,大功率快充普及的前提还需要迈过冷却技术、大功率充电机、动力电池冷却监测、电动汽车电压等级及电网等门槛,这其中仅涉及车辆、充电桩及电网等多项技术和产业的协调运作。

欧美市场普及较高 中国尚处于探索阶段

全球大功率快充市场在欧美发展较好,由于欧美市场充电设施是车企为主导研发,因此在车、电、桩三者建设和运营商业化方面相对成熟。

由宝马、奔驰、福特和大众等四大汽车巨头合作建立的lonity充电网络,计划到2020年在欧洲主干线上修建约400个大功率充电站。其首个超快速充电站已在去年4月开始启用,充电功率高达350kW。

目前,该网络扩展已超过100家充电站,每家充电站都可以为多个品牌的汽车同时提供充电服务,与现有“快充”相比充电时间将显著减少。

有了快充网络,剩下就需要可以匹配使用的车辆。

去年,两款网红电动车型奔驰EQC和奥迪e-tron相继发布,均提供了大于100kW的快充技术,EQC的快充功率为110kW,而奥迪e-tron则达到了150kW。

此外,保时捷旗下首款电动跑车Taycan一直在强调其800V超高压电气系统带来的快充体验。按照保时捷官方的说法,Taycan的超级快充系统最大功率可达到350kW,充电4分钟即可行驶100公里。由于预定效果出奇的好,这台车已经将年产能提升到4万台。

远在美国的特斯拉,目前提供的第二代超级充电桩的充电功率可达120kW。而其最近在欧洲的测试数据显示,Model 3在175kW的CCS(福特、通用、克莱斯勒、奥迪、宝马、奔驰、大众和保时捷2012年发布了联合充电系统)快速充电桩的充电测试中,充电功率达到了126kW。

去年11月,马斯克曾表示,特斯拉的超级充电桩在2019年将翻倍,同时也会部署SuperCharger V3,最大充电功率为250 kW,大约是目前特斯拉车辆最大充电功率的两倍。

不过由于目前电动汽车技术方面的原因,马斯克随后又认为现阶段200至250 kW将会更靠谱一点,未来SuperCharger的潜在充电功率将达到360到480kW。

相比热闹的欧美国家,我国大功率快充产业还处在探索阶段,相应的标准也在跟进,大功率产业还面临诸多挑战。

由于国内车企对于充电设施的研发与标准的制定积极性不高,因此国内充电设施的运营主要由国家电网和设备制造商主导,而充电设施的标准体系基本由中电联牵头。

当前,国内乘用车最主流的快充充电桩功率是60KW。

虽然不少充电设施运营商在国内推出了60KW、120KW的充电桩,但市场上在售的车型大部分并不支持这么高的充电功率,甚至还有不少车型实际充电功率远低于60KW。

此外,由于建设大功率充电站需要的高压功率半导体基本依靠进口,也间接阻碍了大功率快充在国内的普及。

普及大功率快充的挑战有哪些?

实际上,现阶段制约大功率快充普及的因素有很多,整车电压等级提升带来的成本及对安全性的提升是关键原因。

实现大功率无非是从电压或电流两个方向着手,提升电压等级,意味着动力电池、电气零部件的电压等级都提升,车辆的成本会翻倍。同时,所有围绕着动力电池的研发设计、测试生产等相应的要求也都要大幅度提高。

而提升输出电流,意味着充电电缆的发热量也会随之变大,因此要在充电桩上增加冷却措施,目前常用的是液冷系统,在充电电缆上铺设一个冷却的液体回路,同样会导致成本提高及使用便利性的下降。

此外,除去车辆与充电桩技术本身之外,普及大功率快充的另外一个难点在于电网的负载。大功率充电对于电网的安全性会提出严峻的挑战,在夏季等电力高峰期,容易出现过负荷问题。国内部分地区会对直流充电桩的最大功率进行限制,避免瞬时大功率充电引起电网波动过大。

不过我们要意识到,除去技术因素,中国凭借全球新能源汽车第一大市场的优势,在标准推广上具备先天优势。

当前全球大功率快充主要有两大标准,一是日本的CHAdeMO标准和欧洲的CSS标准,两者均为当地的车企、电力企业和政府共同制定。

2018年8月28日,中电联与日本电动汽车快速充电器协会(CHAdeMO)签署了技术和标准合作协议,计划共同推动大功率充电技术、电动汽车与电网互动技术以及国际标准。双方将寻求在2020年左右共同开发出可使汽车充电时间控制在10分钟以内的充电设施。

按照设想,日方将提供高速充电技术以及安全管理方面的核心技术,中方则负责零部件。新标准规格可能以在部分领域领先的日本技术为基础。

凭借与日本CHAdeMO技术和标准的合作,使得中国大功率快充有了对抗欧美的能力,不过双方的合作还需要等待一段时间才能落地。

国内不少企业也在进行大功率快充技术的研发,星星充电、万马新能源等企业已经研发出350kW及更大功率的快充产品。万马新能源计划在今年推出更大功率的快充产品,2020年开始部分规模化市场推广。

年初网易汽车采访星星充电董事长邵丹薇时获悉,星星充电液冷系统大功率快充已经和保时捷的产品做了对口测验。未来保时捷在中国的大功率快充桩也将与星星充电合作运行。

1月11日,北汽新能源首台搭载超级快充的EX3型电动车在国家电网北京昌平未来科学城大功率充电站通过测试。这一系列的改装后的EX3电动汽车,可以实现在700V的高压下,实现最大可提升至400A直流充电电流,常温下10min即可充满300km里程。未来,随着技术的逐步成熟,将可扩展1000V、400A的直流充电电流。

不可否认,大功率快充短时间内还无法在国内做到普及,不过伴随电动汽车及充电设施技术突破,长续航、快速充电、使用成本低的电动汽车一定会在未来成为主流车型,而充电时间媲美加油一定会是终极目标。

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1

宝马7系 (进口)

  • 厂商指导价(万):82.8~261.2万
  • 级别: 豪华车
  • 上市时间:2009年
  • 在产车型:14款
  • 排量(L):2.0~6.6 AT
  • 油耗(L):6.9~13.0(官方)
2

别克GL8 (合资)

  • 厂商指导价(万):23.29~53.39万
  • 级别: MPV
  • 上市时间:2000年
  • 在产车型:33款
  • 排量(L):2.0 AT
  • 油耗(L):--
3

赛那SIENNA (合资)

  • 厂商指导价(万):30.98~40.58万
  • 级别: MPV
  • 上市时间:2021年10月30日
  • 在产车型:6款
  • 排量(L):2.5
  • 油耗(L):--
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