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超快充技术,不会成为压死燃油车的最后一根稻草。

发布时间:2022/09/09 新闻资讯 行业动态 浏览次数:2603

 

近日,小鹏汽车发布了小鹏S4超快充,这是国内首个量产的800V超快充平台,配合小鹏G9可做到车桩结合,实现最快充电5分钟,增加续驶里程200km。小鹏汽车首席执行官何小鹏表示,超快充将带来20万元以上纯电动汽车的销量爆发。随着超快充技术的发展,10万元以下燃油车将被纯电动汽车快速取代;10万~20万元区间内燃油车将被混动和纯电动车型冲击,混动表现将更加突出;20万元以上,则纯电动汽车将更强。超快充技术能否解决电动汽车充电难题,成为压死燃油车的最后一根稻草?

 

1、超快充成为业内攻关方向

 

随着新能源汽车产销量和保有量不断提升,车桩比高居不下导致“充电难”、“等桩时间长”等问题突出,制约新能源汽车的进一步发展。另外,目前市面上主流电动汽车续驶里程普遍突破600km后,缩短充电时间是提升电动汽车使用体验的主要诉求之一。为了缓解电动车主的“里程焦虑”和“充电焦虑”,提升用户出行体验,研发超快充技术成为行业趋势。如蔚来将在2024年推出下一代全新800V快充电池包;宁德时代最新发布的麒麟电池可实现5分钟热启动,10分钟快充至80%;欣旺达今年年底量产的BEV超级快充电池续驶里程可达700km,充电10分钟续驶里程达到400km……

新能源与智能网联汽车独立研究者曹广平介绍,电动汽车快充领域竞争激烈,目前的快充分为两类:一是通过技术改造,使电池材料体系改性以及改善工艺手段来真正提高电芯乃至电池系统的快充性能;另一种则是非技术的,即增加电池装载量和加大充电桩功率及电压,让更多的电池在短时间内进行快充。前一种属于“更快速度的快充”,后一种属于“更多电池的快充”。但需要补充的是,电池提高充电速度可能会存在副作用,如果电池材料等没有改性提高,过快的充电速度有可能直接对电池形成损伤而减少寿命。车企在开发电池时需要取舍或平衡。

 

据了解,对于采用技术方式提升充电速度,主要有高电流模式和高电压模式。采用高电流模式的车企,特斯拉是代表。但是大电流充电过程中产生的热量大幅增加,对汽车的散热系统有更高的要求,且能量损失严重、转化效率低,需要使用更粗的线束。此外,大电流模式仅在10%~20%的荷电状态时进行最大功率充电,其他区间充电功率明显下降。

 

高电压模式是车企普遍采用的方式,除减少能耗、提高续驶里程外,还有减少重量、节省空间等优点。高电压系统下,电流变小使得整个系统的功率损耗减小,提高效率。若电流不变,汽车的电机驱动效率则会提升,从而增加续驶里程、降低电池成本。高电压模式的优点还包括降低高压线束重量,同功率情况下,电压等级的提高可减少高压线束上的电流,使得线束变细,从而降低线束重量、节省安装空间。

 

除了小鹏汽车外,业内多家企业均在积极布局高压快充。2022年内,搭载800V系统的极狐阿尔法S、阿维塔11、小鹏G9、长城机甲龙将陆续上市。东吴证券的分析表示,800V级高电压方案的实现,将会使充电功率突破400kW,预计会实现充电5分钟,增加续驶里程200~300km,将大幅缓解充电焦虑。2019年,车企开始关注800V高电压方案,2021~2022年更多车企高端车型采用800V快充,2023~2024年将不断有新平台使用800V高电压。

 

根据民生证券的研报测算,2025年国内搭载800V高压架构的新能源汽车预计为99.9万辆,3年CAGR(复合年均增长率)达270.9%;全球搭载800V高压架构的新能源汽车预计达215.3万辆,3年CAGR达189.2%。

 

2、超快充技术多题待解

 

要想实现超快充,必须提高充电倍率,但是如何在提高充电速度的同时,不影响动力电池的寿命和安全性,是一个重大课题。一家动力电池企业技术负责人何进(化名)在接受《中国汽车报》记者采访时表示,当前各家车企的主流充电倍率在1C~2C,C代表着电池系统充电倍率。通俗地来说,就是1C充电可在60分钟将电池系统电量充满,而4C则可以在15分钟将电量充满。一般将1C以下归为慢充,1C~3C归为快充,3C以上则为超快充。实现超快充是一个系统工程,首先是电池材料体系需要改变和升级。其次,超快充也意味着充电系统的大功率化,对系统散热、功率半导体器件提出了更高要求。

中国汽车动力电池产业创新联盟副秘书长王子冬表示,实现快充要求动力电池具有比较高的充电接受能力(功率密度高),如5C、8C、10C等,动力电池的充电接受能力越高,充电完成时间就越短。但是动力电池有一个特性,能量密度越高的电池,充电接受能力反而越低。在实现高能量密度的同时,还能做到高功率密度,这对材料、电池结构和生产工艺的挑战非常大,目前是在这两个性能之间找平衡。“如果动力电池的材料、结构以及生产工艺没有突破,快速充电存在一定风险。”王子冬说。

 

除了技术层面的限制,标准的不统一将严重限制超快充的普及。目前国家电网的直流快充桩普遍在120~240kW,特斯拉V3充电桩功率为250kW,小鹏G9 800V系统适配的充电桩功率为480kW。当前特斯拉、小鹏、保时捷等车企推出的超快充系统,仅支持自家车型,无法兼容其他品牌。虽然超快充技术充电速度很快,但是如果各家车企各自为战,使用自家充电协议,超快充电桩将无法大面积铺开,车主仍然要陷入“找桩难”的困境。

 

3、取代燃油车言之尚早

 

全国乘用车市场信息联席会秘书长崔东树在接受《中国汽车报》记者采访时表示,超快充技术对于新能源汽车的发展有重要促进意义,尤其会促进中高端车型的销量。燃油车本身有自己的适合场景和受众,但凭借超快充技术就想取代燃油车,难度是非常大的。

何进认为,当前市场上涌现的超快充技术,在理论上已经达到了淘汰燃油车的水平。但是,动力电池作为一个复杂的化学系统,不止要考虑充电速度,还要考虑安全、寿命等多项指标。只有在超快充技术经过了长时间的实际验证后,才可能真正淘汰燃油车。

 

在曹广平看来,电池技术水平的提高包括快充性能的提升有利于电车与油车竞争,但是在当前条件下,想用超快充车辆取代燃油车并不现实,因为需要改进的环节较多。成本是制约超快充技术取代燃油车的一大阻碍。一般来说,超快充技术会增加充电模块、充电电缆、充电口以及快充电池的成本。

 

何进认为,对于电动汽车而言,经济实惠是一大优势。最理想的方式是安装家用慢充桩,相较于快充和超快充,不仅成本更低而且更加安全。超快充更适合布局在高速公路沿线以及需要快速补能的场景。

 

此外,值得注意的是,何小鹏所说的取代燃油车,指的是10万元以下车型,而当前车企推出的具备超快充技术的车型均以中大型轿车和SUV为主,售价在20万~50万元。要想在10万元以下车型上搭载超快充技术,必然要等该技术大规模普及并降低成本之后。这个时间点,目前看仍遥不可及。

来源:中国汽车报

 

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