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深评:大势所趋 新能源超快充即将到来

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  [汽车之家 深评]  由新能源车引领整个时代变革的大风暴正席卷而来,而充电设施产业作为其中的“台风眼”,尤其是最近高曝光率的大功率直流快充技术,更加受人瞩目。但目前国内市场,大功率直流快充技术到底发展如何?关于直流快充,国家政策上又有哪些扶持?市场中应用快充技术的车和桩,又有哪些新动向呢?围绕相关话题,我们来一探究竟。

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●《深评问道》是什么?

  《深评问道》是汽车之家首个面向行业端用户打造的栏目,特约汽车行业资深从业者执笔,独家解析/揭秘行业大事件。除了热闹表象,我们更想向您呈现对事物本质、因果以及未来可能性的探究和思考。


  本期行业评论员——车庸,车企研发主管,多年从事品牌战略、产品研发及市场分析等工作,擅长挖掘行业热点及趋势。


60秒快速了解核心论点:
●背景:电动车市场虽热度高,但车主对使用环节中的里程、充电焦虑抱怨多,消费者对快速充电的需求度高。
●在解决EV车主使用痛点的技术路线中,相比换电,大功率直流快充在投入收益性、产业化推广及巨头动向等方面更占优势,更具发展前景。
●政策上,国家对充电桩建设补贴力度继续增强,中日统一的350kW的大功率直流快充桩新国标即将实施,而充电桩运营商也开始着手新一代快充桩的示范运营。
●在电动车续航里程超500km趋势下,现行的快充技术由于实际充电效率低,消费者不买账,未来搭载700V以上的大功率快充技术的车型将成为新方向。


一、解决EV车型使用痛点的主要技术路线

  为了让EV车使用便利性达到普通燃油车水平,缓解消费者的里程、充电焦虑,众车企一方面通过改善电池自身性能(能量密度等),提高整车续航里程;另一方面,从满足消费者的快速充电需求出发,在车辆补电环节落脚,于是,换电和大功率直流充电这两大技术路线便应时而生。

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『新能源汽车直流充电桩』

★换电vs大功率直流充电技术路线概要

  换电技术,形式上有点像我们更换遥控玩具车的标准电池,即通过固定式或可移动式的换电站,为电动车提供更换电池的服务,同时在换电站集中对电池进行统一的智能存储、供电和配送管理。以国内目前运营的换电站为例,可在3-10分钟,实现补给续航300-500km的效果。

  而大功率直流快充技术,是指采用250kW及以上的大功率充电机对电池进行直流充电,实现在10~15分钟充满电的理想状态。目前在欧洲及日本等地区应用的大功率充电技术,充电桩充电电压达到到1000V,充电电流提升到350A,实现最大系统功率为350kW的充电供给,消费者只需要12分钟,就能为电动车增加300km的续航里程。

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『日本大功率充电站』

★换电vs大功率直流快充优劣势分析

  两大技术路线均能快速补充能源,解决里程、充电焦虑。但换电和大功率直流快充又各有优劣,均各自面临一系列的问题。不过从技术特征、投入的收益性、产业化推广、消费者喜好及行业巨头失败案例五个维度进行分析,换电模式综合评价相对弱势,但在特定的应用场景下,如出租车、网约车等专用运营车领域,仍有进一步发展和探索的空间,成为该类电动车能源补充的重要组成部分。

两大技术路线优、劣势分析
Type换电大功率直流快充(参考350kW)
技术特征

√换电过程3~15分钟,提升续航300~500km

√只买裸车或将电池回售给运营商,消费者购车成本低

√换电站集中管理电池,可最优化调节电网峰谷差,容易和电网融合(谷时充电+峰时供电)

√电池闭环管理,废旧电池利用效率最高,减少污染环境隐患

∙快充10~15分钟,续航增加300km以上

×技术要求高,高电压、大电流意味着电缆载流量、横截面积的增加,而且必须加冷却 → 电缆重量的提升,影响消费者充电体验

×消费者担忧长期使用快充,加剧电池衰减,技术有待进一步提升

∙大功率快充存在随机性,但其实对电网的冲击有限(集中化充电更好管控,而且数量相对少)

投入收益性×前期建站及运营成本高,营收的回报率及可持续性低充电桩建设及运营成本相对低,且与现有充电桩建设一脉相承,避免技术路径切换成本
产业化应用推广

×目前EV车型电压平台、电池位置及电池规格等技术标准不同,也难统一,换电站难以兼容跨品牌各车型

×电池包高压接口频繁插接,存在能量损耗,对电池系统的耐久性、安全性影响大

现行60~120kW直流充电桩在插头及通信已实现兼容,后续大功率直流快充推广相对容易(可用适配器,解决新老设备之间的匹配)
消费者喜好×私人购车车主接受度低(参考特斯拉Model S车主)习惯于充电模式,对大功率直流快充的接受度更高
巨头失败案例

×海外:美国加州Better Place公司、特斯拉等

×国内:国网、普天新能源、南方电网等

(暂无失败案例,欧美正举起350~450kW的大功率充电的大旗)
制表:汽车之家 行业频道 数据来源:媒体及厂商数据(:优势,:×劣势)

  再来看本文主角大功率充电技术,从上表五维分析态势看,虽然综合评价整体更占优势,但由于消费者在使用环节上心存顾虑,导致技术特征稍显劣势。其实追根求源,就是消费者普遍担心快充伤及电池性能的问题。

  然而快充对电池衰减性影响到底有多严重、未来大功率直流快充技术应用后又能否挽回消费者信心?我们从两个角度进行阐述,首先从使用场景上看,快充一般用来满足多数家用EV车主应急补电需求,以防止在关键时刻发生续航里程不足“掉链子”、同时又来不及使用慢充补电的尴尬。模拟推演的话,以消费者每周应急使用2-3次为例,一年下来使用100-150次左右,按照现在主流车型1000次以上快充时电池衰减不足20%来看,可以高效使用7-10年,与燃油车使用寿命相媲美,而且考虑到EV车型并不是每周都需充电,实际高效使用寿命或可更长。

2019年部分热门EV车型快充性能
品牌车型上市时间快充性能快充及三电质保政策
蔚来汽车ES62018.12电池完整充电SOC(0→100%)次数:1200次以上(参考ES8)终身质保 (电池电损达到15%,即享受质保,换电池等)
※ 存在换电服务,方便更换电池
ES82017.12

电池完整充电SOC(0→100%)次数:1200

小鹏汽车G32018.12电池完整充电SOC(0→100%)次数:1000次以上

8年或15万公里保修体系 (期间内,500次快充电损高达10%或者1000次快充电损达到20%,享受免费更换电池等服务)

威马汽车EX52018.04电池完整充电SOC(0→100%)次数:1000次8年或15万公里保修体系 (期间内,电损达到20%,享受免费更换电池等服务)
制表:汽车之家行业评论员  ※ 截止到2019年6月份车企官方公布及经销商走访数据

  从电池性能上看,电池衰减罪魁祸首是电池的过充和过放。类似于智能手机电池,长时间不用亏电过度影响待机时间,充电过久发热严重也会缩短其寿命。而千人千面,不同用车习惯在很大程度上左右了电池的衰减。同时除了人的因素之外,电池的密度、材料、温度等同样影响充电、电池衰减速率,尤其是电池管理系统(BMS),作为控制快充的核心部件,可根据电池状况智能调整充电电流大小,防止由于过充电或过放电对电池造成损伤。而未来随着大功率直流充电技术的应用,新一代EV车型电压平台升级后,BMS的进阶就显得更为关键。

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  不过从欧美品牌车企竞相投入的局面看,并结合技术将来进一步发展来考虑,大功率快充所面临的困难肯定会被一一破解,所以说,大功率快充技术的应用走向还是很清晰的。既然大功率直流快充更具前景,那目前国内的政策动向又有哪些呢?

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