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350kW大功率充电在我国可行吗?

导读: 随着电动汽车技术的不断进步,续驶里程、安全性等问题都正在得到解决。在技术快速发展的过程中,充电技术会越来越重要,或将成为新一轮技术竞争的焦点问题。

随着电动汽车技术的不断进步,续驶里程、安全性等问题都正在得到解决。在技术快速发展的过程中,充电技术会越来越重要,或将成为新一轮技术竞争的焦点问题。

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汽车电动化进一步深化发展,必须要与能源低碳化结合,这就要求,电动汽车的电力来源必须是清洁的。目前,我国可再生能源的发展进入了瓶颈,去年中国可再生能源的弃光、弃水、弃电的总电量达到1500亿Wh,核心问题是因为没有完善的储能装置。电动汽车能够作为储能装置,调节可再生能源,改变当前的能源格局,而可再生能源也能为电动汽车汽车提供零碳排放的电力来源。目前来看,制约电动化和能源低碳化结合的关键就是充电,充电技术已经变得前所未有的关键。

350kW大功率充电的提出

目前,电动汽车的“里程焦虑”一直是用户的痛点之一。为了解决这一痛点,各大车企和电池厂商都在致力于研发更高能量密度的动力电池。但是,要想达到更高的能量密度,电池容量也会随之增加,充电时间将会延长。如果这样,只能算是“拆东墙补西墙”,因为在延长续驶里程的同时,也增加了充电时间,这不是用户希望得到的解决方式。因此,在电池容量增加的同时,能够至少保持相同的充电时间,提升充电功率就成为了关键。

事实上,在大功率充电技术方面,国外已经“兵马未动,粮草先行”。今年3月4-8日,国际电工委员会TC69MT5-6工作组在荷兰代尔夫特召开了电动汽车大功率充电国际标准第一次会议。据悉,该工作组的目标就是为了实现大功率充电,对现有的标准进行全面修订以适应新的技术要求。

不仅如此,目前很多跨国车企都已经着手规划建设充电基础设施,而且提出的是350kW、1000V、350A的大功率充电。据了解,2016年年底,宝马、戴姆勒、福特、大众4 家车企将会共同打造350kW 的快速充电网络。此外,美国一家名为EVgo的充电运营商也于去年底宣布,将打造世界上第一座 350kW 的超级充电站。

对于350kW这一标准的提出,有业内专家推断,国外一辆电动汽车大约一年运行15000公里,如果每周充电一次(按1年50周计算),那么每次充电需要保证300公里的续驶里程,假设欧洲电动汽车百公里电耗为20度,每次充电就需要充60度电,如果把充电时间控制在10分钟之内,那么就需要360kW的功率充电。

350kW大功率充电带来的机遇

对于中国来说,目前我国是全球新能源汽车产销量最多的国家,也是电动汽车用户最多的国家。庞大的用户基数,使得车企、电池厂商、充电基础设施运营商都在不断改进技术和商业运营模式,以满足用户的需求。

目前来看,我国电动汽车停车位较少,公共的慢充充电桩效果并不好,因此用户对于快充是有需求的。此外,除了由于停车位紧张所产生的需求外,还有两种场景对大功率充电有需求,一个是共享汽车和出租车,他们对于充电时间的要求非常高,另一个是在高速公路上,存在用户对快速充电的需求。实际上,从用户角度出发,用户对于大功率充电是有需求的,因为快速充电能够贴合用户的用车习惯,提高用户充电的方便性。

另一方面,大功率充电的应用能够大幅度提高充电效率,提升充电桩的利用率,同时可以适当降低车桩比。有充电基础设施领域的专家认为,当车桩比≤4:1时,40kW的交流充电单次成本低于直流60kW,80kW交流充电单次成本低于直流105kW和350kW,交流大功率充电成本占据优势;当车桩比>4:1时,直流60kW和105kW的单次充电成本占据优势;当车桩比大于16:1时,直流350kW相比较于交流80kW单次充电成本已具备优势,且服务能力可提高5倍。可以看出,如果使用350kW的大功率充电,实际上充电桩的数量就不用达到1:1,也能够满足用户的充电需求,而且相比慢充,成本更少。

据了解,德国大规模发展大功率充电技术的原因,一方面是为了满足用户对于充电时间的需求,另一方面,也为了形成技术优势,以重新获得德国在电动汽车产业的全球竞争力。因此,从宏观的战略角度分析,率先掌握大功率充电的核心技术,制定完善的技术标准,也能够让我国新能源汽车产业在全球竞争中占据有利地位,形成较强的全球竞争力。

350kW大功率充电带来的挑战

从车型上看,外国电动汽车的车型普遍较大,例如特斯拉等。但反观我国电动汽车产品,大多为A0级或A00级的车型,较小的空间导致较难安装尺寸更大的高电压零部件,对于使用大功率充电来说挑战不小。

实际上,较小车型的重量更轻,搭载的电池数量相对较少,电池容量也并不高。因此,以目前的产品情况看,180-200kW左右的功率充电,10分钟以内就能够充满一辆200公里左右续驶里程的电动汽车,并不需要使用350kW的大功率充电。

目前,有专家对用户的快充需求进行了分析,发现慢充和普通快充就能满足乘用车工作出行、生活出行、长途出行、近郊旅游、紧急出行等使用情景,没有发现明确的超级大功率充电需求。

此外,大功率充电也会对电动汽车的安全性造成一定影响,如何权衡功率和安全性之间的平衡,也是各大车企需要积极面对和解决的难题。而且,高电压是否会带来更严重的辐射,对身体造成影响,在消费者群体中也存在一定争议。

另一方面,高压大功率系统的使用,对于电池系统、高压保护、高压接口、电控单元、高压传输回路等部件的耐压与过流能力有了更高的要求,对成本控制会造成影响,预估会比当前成本增加3倍。

我国将展开大功率充电技术的相关工作

据了解,日本CHAdeMO协会也正在推进大功率充电技术的研发。但在是否大面积推广350kW大功率充电基础设施的问题上,CHAdeMO方面则表示,在2020年时,不会直接建设350kW的大功率充电设施,但是会积极的实验验证350kW的大功率充电技术。

CHAdeMO的推进方式相对合理,因为大功率充电技术涉及很多问题,包括插座设计、温度管理、寿命管理、冷却系统、成本问题及对电网的冲击等,这些问题需要不断摸索技术,并积极实验验证。

实际上,随着技术的进步,电池的充电倍率特性、电池容量、续驶里程会逐渐增加,因此看待大功率充电确实需要一定的前瞻性。但目前,我国对于大功率充电的功率标准到底是350kW,还是200kW,或是120kW,尚未出现定论。实际上,如何选择适合我国国情的充电功率十分重要。为解决这一问题,           更好地推动中国新能源汽车产业的快速、健康发展,中国电动汽车百人会2017年将围绕“大功率充电技术”这一主题,继续举办多期研讨会,探讨大功率充电技术的发展方向,寻找方便性、安全性、经济性等因素间的平衡点,同时也为政府制定相关技术标准提供依据。


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