'淺談電動汽車快充未來之路 功率等級逐步前行'

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高功率充電,目前來看是從60kW往80kW、120kW和150kW這樣的功率等級逐步前行的,2-3年內由於沒有直接的訴求,在中國還會是一個瓶頸。

截至2019年7月,中國已經建成了全球最大的公共充電網絡—— 一共計鋪設了44.66萬根充電樁,其中交流電樁25.95萬根,直流電樁18.65萬根。

以直流充電樁為例,實現“地區上萬”這樣規模的省份/直轄市就有近10個,如下圖所示。

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高功率充電,目前來看是從60kW往80kW、120kW和150kW這樣的功率等級逐步前行的,2-3年內由於沒有直接的訴求,在中國還會是一個瓶頸。

截至2019年7月,中國已經建成了全球最大的公共充電網絡—— 一共計鋪設了44.66萬根充電樁,其中交流電樁25.95萬根,直流電樁18.65萬根。

以直流充電樁為例,實現“地區上萬”這樣規模的省份/直轄市就有近10個,如下圖所示。

淺談電動汽車快充未來之路 功率等級逐步前行

直流充電樁佈局上萬的省份/直轄市 圖片來源:騰訊汽車原文配圖

同時,隨著補貼政策鼓勵續航里程和動力電池技術的突破,電動汽車續航里程也在逐漸提高。截止到2019年7月國內的汽車企業新能源乘用車的續航格局,已經形成了分化。

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高功率充電,目前來看是從60kW往80kW、120kW和150kW這樣的功率等級逐步前行的,2-3年內由於沒有直接的訴求,在中國還會是一個瓶頸。

截至2019年7月,中國已經建成了全球最大的公共充電網絡—— 一共計鋪設了44.66萬根充電樁,其中交流電樁25.95萬根,直流電樁18.65萬根。

以直流充電樁為例,實現“地區上萬”這樣規模的省份/直轄市就有近10個,如下圖所示。

淺談電動汽車快充未來之路 功率等級逐步前行

直流充電樁佈局上萬的省份/直轄市 圖片來源:騰訊汽車原文配圖

同時,隨著補貼政策鼓勵續航里程和動力電池技術的突破,電動汽車續航里程也在逐漸提高。截止到2019年7月國內的汽車企業新能源乘用車的續航格局,已經形成了分化。

淺談電動汽車快充未來之路 功率等級逐步前行

2019年7月份新能源車產量及續航分層

2019年上半年還是續航400公里為主導,已經有續航500公里的車型逐步進入市場;原本續航300-400公里的車型,由於補貼退坡可能往更加經濟實惠的250-300公里續航這個區段去配置。

因此對於目前的電動汽車而言,分層的結構會形成兩類車——面向長距離續航和麵向經濟實用的車型。前一類通過安裝60kWh以上的電池,基本上已經解決了電動汽車的里程焦慮。

與此同時,這類車型的充電反而變成了一個核心的技術問題,甚至成為中外新一輪技術競爭的焦點問題。在這方面快充功率的迭代和發展,是接下來電動汽車差異化的重要分界點:

國內電動乘用車用的直流快充樁充電功率為60kW左右,實際充電時間10-80%在常溫下為40分鐘,在溫度比較低的時候普遍大於1小時,消費者對於充電的時間需求是期望和加油一樣(10-20分鐘),而且目前消費者目視能看到的快充功率補電的速度,可以直接對應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於打消客戶的充電顧慮,增加車主對於這臺車特性的信心。

基於快充,國內外車企和充電樁企業建立了Charin的組織,在電動汽車快充的路徑上不斷去做標準,而寶馬、戴姆勒、福特、奧迪以及保時捷5家車企通過聯合投資將會打造一個350kW的快速充電網絡,特斯拉進一步升級它的Supercharger,在第三代的充電功率往250kW來設計。

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高功率充電,目前來看是從60kW往80kW、120kW和150kW這樣的功率等級逐步前行的,2-3年內由於沒有直接的訴求,在中國還會是一個瓶頸。

截至2019年7月,中國已經建成了全球最大的公共充電網絡—— 一共計鋪設了44.66萬根充電樁,其中交流電樁25.95萬根,直流電樁18.65萬根。

以直流充電樁為例,實現“地區上萬”這樣規模的省份/直轄市就有近10個,如下圖所示。

淺談電動汽車快充未來之路 功率等級逐步前行

直流充電樁佈局上萬的省份/直轄市 圖片來源:騰訊汽車原文配圖

同時,隨著補貼政策鼓勵續航里程和動力電池技術的突破,電動汽車續航里程也在逐漸提高。截止到2019年7月國內的汽車企業新能源乘用車的續航格局,已經形成了分化。

淺談電動汽車快充未來之路 功率等級逐步前行

2019年7月份新能源車產量及續航分層

2019年上半年還是續航400公里為主導,已經有續航500公里的車型逐步進入市場;原本續航300-400公里的車型,由於補貼退坡可能往更加經濟實惠的250-300公里續航這個區段去配置。

因此對於目前的電動汽車而言,分層的結構會形成兩類車——面向長距離續航和麵向經濟實用的車型。前一類通過安裝60kWh以上的電池,基本上已經解決了電動汽車的里程焦慮。

與此同時,這類車型的充電反而變成了一個核心的技術問題,甚至成為中外新一輪技術競爭的焦點問題。在這方面快充功率的迭代和發展,是接下來電動汽車差異化的重要分界點:

國內電動乘用車用的直流快充樁充電功率為60kW左右,實際充電時間10-80%在常溫下為40分鐘,在溫度比較低的時候普遍大於1小時,消費者對於充電的時間需求是期望和加油一樣(10-20分鐘),而且目前消費者目視能看到的快充功率補電的速度,可以直接對應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於打消客戶的充電顧慮,增加車主對於這臺車特性的信心。

基於快充,國內外車企和充電樁企業建立了Charin的組織,在電動汽車快充的路徑上不斷去做標準,而寶馬、戴姆勒、福特、奧迪以及保時捷5家車企通過聯合投資將會打造一個350kW的快速充電網絡,特斯拉進一步升級它的Supercharger,在第三代的充電功率往250kW來設計。

淺談電動汽車快充未來之路 功率等級逐步前行

從充電接口標準來看,中國在演化路徑上GB/T的充電接口標準(原有GB/T 20234.3-2015中規定額定電流最大為250A),在電壓、電流兩項指標上,都通過一個系統性的升級來切換到面向高功率設計。

連接接口:目前的充電連接接口標準往前推進是有一些阻力的,特別是由於接口與原有的不一樣設計思路,使得需要有完善的充電接口兼容設備(充電轉換接口)才能達到很好的新老交替,目前在這個點上,這個標準的出臺時機是非常關鍵的。

對車輛和動力電池的要求:車輛層面,在400V和800V條件下能達到的兩個不同的充電功率,需要車企對各高壓零部件的絕緣、耐壓等級,銅排的載流、耐高溫能力設計等進行調整。

對於電芯來說充電倍率要求3C和4C,整個電芯層面的設計取向需要從成本降低的角度考慮,這方面的需求相對比較窄。

而且對於電池系統裡面的電氣設計和電池熱管理都提出了要求——在高功率快充條件下需要冷卻的部件會增加,包括充電接口和充電線纜,甚至是電池系統內的電連接散熱都需要進一步考慮,此外電池系統的低溫加熱也有新的要求。

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截至2019年7月,中國已經建成了全球最大的公共充電網絡—— 一共計鋪設了44.66萬根充電樁,其中交流電樁25.95萬根,直流電樁18.65萬根。

以直流充電樁為例,實現“地區上萬”這樣規模的省份/直轄市就有近10個,如下圖所示。

淺談電動汽車快充未來之路 功率等級逐步前行

直流充電樁佈局上萬的省份/直轄市 圖片來源:騰訊汽車原文配圖

同時,隨著補貼政策鼓勵續航里程和動力電池技術的突破,電動汽車續航里程也在逐漸提高。截止到2019年7月國內的汽車企業新能源乘用車的續航格局,已經形成了分化。

淺談電動汽車快充未來之路 功率等級逐步前行

2019年7月份新能源車產量及續航分層

2019年上半年還是續航400公里為主導,已經有續航500公里的車型逐步進入市場;原本續航300-400公里的車型,由於補貼退坡可能往更加經濟實惠的250-300公里續航這個區段去配置。

因此對於目前的電動汽車而言,分層的結構會形成兩類車——面向長距離續航和麵向經濟實用的車型。前一類通過安裝60kWh以上的電池,基本上已經解決了電動汽車的里程焦慮。

與此同時,這類車型的充電反而變成了一個核心的技術問題,甚至成為中外新一輪技術競爭的焦點問題。在這方面快充功率的迭代和發展,是接下來電動汽車差異化的重要分界點:

國內電動乘用車用的直流快充樁充電功率為60kW左右,實際充電時間10-80%在常溫下為40分鐘,在溫度比較低的時候普遍大於1小時,消費者對於充電的時間需求是期望和加油一樣(10-20分鐘),而且目前消費者目視能看到的快充功率補電的速度,可以直接對應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於打消客戶的充電顧慮,增加車主對於這臺車特性的信心。

基於快充,國內外車企和充電樁企業建立了Charin的組織,在電動汽車快充的路徑上不斷去做標準,而寶馬、戴姆勒、福特、奧迪以及保時捷5家車企通過聯合投資將會打造一個350kW的快速充電網絡,特斯拉進一步升級它的Supercharger,在第三代的充電功率往250kW來設計。

淺談電動汽車快充未來之路 功率等級逐步前行

從充電接口標準來看,中國在演化路徑上GB/T的充電接口標準(原有GB/T 20234.3-2015中規定額定電流最大為250A),在電壓、電流兩項指標上,都通過一個系統性的升級來切換到面向高功率設計。

連接接口:目前的充電連接接口標準往前推進是有一些阻力的,特別是由於接口與原有的不一樣設計思路,使得需要有完善的充電接口兼容設備(充電轉換接口)才能達到很好的新老交替,目前在這個點上,這個標準的出臺時機是非常關鍵的。

對車輛和動力電池的要求:車輛層面,在400V和800V條件下能達到的兩個不同的充電功率,需要車企對各高壓零部件的絕緣、耐壓等級,銅排的載流、耐高溫能力設計等進行調整。

對於電芯來說充電倍率要求3C和4C,整個電芯層面的設計取向需要從成本降低的角度考慮,這方面的需求相對比較窄。

而且對於電池系統裡面的電氣設計和電池熱管理都提出了要求——在高功率快充條件下需要冷卻的部件會增加,包括充電接口和充電線纜,甚至是電池系統內的電連接散熱都需要進一步考慮,此外電池系統的低溫加熱也有新的要求。

淺談電動汽車快充未來之路 功率等級逐步前行

充電功率的電壓平臺選擇

對電網和充電樁的要求:大功率充電站是根據用戶充電時間與地點的選擇,更大程度上取決於行駛的需要,呈現出離散的特點,也會對功率負荷要求呈現較為明顯的隨機性、間歇性特點。

特別是可能在極端需求下,如在夏季電力供應緊張時期,在區域特性上出現局部過負荷問題,這對於建超級快充樁和相應的快充站,影響是最為直接的。

相對而言從充電樁來看,倒是小問題了。大功率直流充電需要從電壓和電流兩個方面來提升。

電壓首先要覆蓋更寬的範圍,從250-1000V的寬電壓考慮,功率元器件的耐壓、絕緣等方面,都需要在原有的設計上調整;電流需要從250A提升到500A,大部分的電氣連接需要採取冷卻措施。

更重要的是整個安全和溫度的管理,由於這個功率對於充電過程中任何電連接點的溫度都需要不超120℃。

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截至2019年7月,中國已經建成了全球最大的公共充電網絡—— 一共計鋪設了44.66萬根充電樁,其中交流電樁25.95萬根,直流電樁18.65萬根。

以直流充電樁為例,實現“地區上萬”這樣規模的省份/直轄市就有近10個,如下圖所示。

淺談電動汽車快充未來之路 功率等級逐步前行

直流充電樁佈局上萬的省份/直轄市 圖片來源:騰訊汽車原文配圖

同時,隨著補貼政策鼓勵續航里程和動力電池技術的突破,電動汽車續航里程也在逐漸提高。截止到2019年7月國內的汽車企業新能源乘用車的續航格局,已經形成了分化。

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2019年7月份新能源車產量及續航分層

2019年上半年還是續航400公里為主導,已經有續航500公里的車型逐步進入市場;原本續航300-400公里的車型,由於補貼退坡可能往更加經濟實惠的250-300公里續航這個區段去配置。

因此對於目前的電動汽車而言,分層的結構會形成兩類車——面向長距離續航和麵向經濟實用的車型。前一類通過安裝60kWh以上的電池,基本上已經解決了電動汽車的里程焦慮。

與此同時,這類車型的充電反而變成了一個核心的技術問題,甚至成為中外新一輪技術競爭的焦點問題。在這方面快充功率的迭代和發展,是接下來電動汽車差異化的重要分界點:

國內電動乘用車用的直流快充樁充電功率為60kW左右,實際充電時間10-80%在常溫下為40分鐘,在溫度比較低的時候普遍大於1小時,消費者對於充電的時間需求是期望和加油一樣(10-20分鐘),而且目前消費者目視能看到的快充功率補電的速度,可以直接對應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於打消客戶的充電顧慮,增加車主對於這臺車特性的信心。

基於快充,國內外車企和充電樁企業建立了Charin的組織,在電動汽車快充的路徑上不斷去做標準,而寶馬、戴姆勒、福特、奧迪以及保時捷5家車企通過聯合投資將會打造一個350kW的快速充電網絡,特斯拉進一步升級它的Supercharger,在第三代的充電功率往250kW來設計。

淺談電動汽車快充未來之路 功率等級逐步前行

從充電接口標準來看,中國在演化路徑上GB/T的充電接口標準(原有GB/T 20234.3-2015中規定額定電流最大為250A),在電壓、電流兩項指標上,都通過一個系統性的升級來切換到面向高功率設計。

連接接口:目前的充電連接接口標準往前推進是有一些阻力的,特別是由於接口與原有的不一樣設計思路,使得需要有完善的充電接口兼容設備(充電轉換接口)才能達到很好的新老交替,目前在這個點上,這個標準的出臺時機是非常關鍵的。

對車輛和動力電池的要求:車輛層面,在400V和800V條件下能達到的兩個不同的充電功率,需要車企對各高壓零部件的絕緣、耐壓等級,銅排的載流、耐高溫能力設計等進行調整。

對於電芯來說充電倍率要求3C和4C,整個電芯層面的設計取向需要從成本降低的角度考慮,這方面的需求相對比較窄。

而且對於電池系統裡面的電氣設計和電池熱管理都提出了要求——在高功率快充條件下需要冷卻的部件會增加,包括充電接口和充電線纜,甚至是電池系統內的電連接散熱都需要進一步考慮,此外電池系統的低溫加熱也有新的要求。

淺談電動汽車快充未來之路 功率等級逐步前行

充電功率的電壓平臺選擇

對電網和充電樁的要求:大功率充電站是根據用戶充電時間與地點的選擇,更大程度上取決於行駛的需要,呈現出離散的特點,也會對功率負荷要求呈現較為明顯的隨機性、間歇性特點。

特別是可能在極端需求下,如在夏季電力供應緊張時期,在區域特性上出現局部過負荷問題,這對於建超級快充樁和相應的快充站,影響是最為直接的。

相對而言從充電樁來看,倒是小問題了。大功率直流充電需要從電壓和電流兩個方面來提升。

電壓首先要覆蓋更寬的範圍,從250-1000V的寬電壓考慮,功率元器件的耐壓、絕緣等方面,都需要在原有的設計上調整;電流需要從250A提升到500A,大部分的電氣連接需要採取冷卻措施。

更重要的是整個安全和溫度的管理,由於這個功率對於充電過程中任何電連接點的溫度都需要不超120℃。

淺談電動汽車快充未來之路 功率等級逐步前行

2018年和2019年7月的分省份充電熱力圖

充電基礎設施從2012年開始從政策層面支持,目前中國的政策體系已漸趨完善,涵蓋規劃、建設運營獎勵補貼、充電電價電費、土地等多個環節。2019年把地補取消以後,陸續出臺多項強有力的政策扶持充電基礎設施行業發展。

高功率充電,目前來看是從60kW往80kW、120kW和150kW這樣的功率等級逐步前行的,2-3年內由於沒有直接的訴求,在中國還會是一個瓶頸,想要突破這個瓶頸,是從新的充電接口標準頒佈,到現有的充電設施逐步改造,然後形成整體的充電設施收益率改進逐步完成的。這種更迭可能是個逐步加速的過程,特別是新的電動汽車平臺都是以原有充電功率翻倍的需求來設計的。

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截至2019年7月,中國已經建成了全球最大的公共充電網絡—— 一共計鋪設了44.66萬根充電樁,其中交流電樁25.95萬根,直流電樁18.65萬根。

以直流充電樁為例,實現“地區上萬”這樣規模的省份/直轄市就有近10個,如下圖所示。

淺談電動汽車快充未來之路 功率等級逐步前行

直流充電樁佈局上萬的省份/直轄市 圖片來源:騰訊汽車原文配圖

同時,隨著補貼政策鼓勵續航里程和動力電池技術的突破,電動汽車續航里程也在逐漸提高。截止到2019年7月國內的汽車企業新能源乘用車的續航格局,已經形成了分化。

淺談電動汽車快充未來之路 功率等級逐步前行

2019年7月份新能源車產量及續航分層

2019年上半年還是續航400公里為主導,已經有續航500公里的車型逐步進入市場;原本續航300-400公里的車型,由於補貼退坡可能往更加經濟實惠的250-300公里續航這個區段去配置。

因此對於目前的電動汽車而言,分層的結構會形成兩類車——面向長距離續航和麵向經濟實用的車型。前一類通過安裝60kWh以上的電池,基本上已經解決了電動汽車的里程焦慮。

與此同時,這類車型的充電反而變成了一個核心的技術問題,甚至成為中外新一輪技術競爭的焦點問題。在這方面快充功率的迭代和發展,是接下來電動汽車差異化的重要分界點:

國內電動乘用車用的直流快充樁充電功率為60kW左右,實際充電時間10-80%在常溫下為40分鐘,在溫度比較低的時候普遍大於1小時,消費者對於充電的時間需求是期望和加油一樣(10-20分鐘),而且目前消費者目視能看到的快充功率補電的速度,可以直接對應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於打消客戶的充電顧慮,增加車主對於這臺車特性的信心。

基於快充,國內外車企和充電樁企業建立了Charin的組織,在電動汽車快充的路徑上不斷去做標準,而寶馬、戴姆勒、福特、奧迪以及保時捷5家車企通過聯合投資將會打造一個350kW的快速充電網絡,特斯拉進一步升級它的Supercharger,在第三代的充電功率往250kW來設計。

淺談電動汽車快充未來之路 功率等級逐步前行

從充電接口標準來看,中國在演化路徑上GB/T的充電接口標準(原有GB/T 20234.3-2015中規定額定電流最大為250A),在電壓、電流兩項指標上,都通過一個系統性的升級來切換到面向高功率設計。

連接接口:目前的充電連接接口標準往前推進是有一些阻力的,特別是由於接口與原有的不一樣設計思路,使得需要有完善的充電接口兼容設備(充電轉換接口)才能達到很好的新老交替,目前在這個點上,這個標準的出臺時機是非常關鍵的。

對車輛和動力電池的要求:車輛層面,在400V和800V條件下能達到的兩個不同的充電功率,需要車企對各高壓零部件的絕緣、耐壓等級,銅排的載流、耐高溫能力設計等進行調整。

對於電芯來說充電倍率要求3C和4C,整個電芯層面的設計取向需要從成本降低的角度考慮,這方面的需求相對比較窄。

而且對於電池系統裡面的電氣設計和電池熱管理都提出了要求——在高功率快充條件下需要冷卻的部件會增加,包括充電接口和充電線纜,甚至是電池系統內的電連接散熱都需要進一步考慮,此外電池系統的低溫加熱也有新的要求。

淺談電動汽車快充未來之路 功率等級逐步前行

充電功率的電壓平臺選擇

對電網和充電樁的要求:大功率充電站是根據用戶充電時間與地點的選擇,更大程度上取決於行駛的需要,呈現出離散的特點,也會對功率負荷要求呈現較為明顯的隨機性、間歇性特點。

特別是可能在極端需求下,如在夏季電力供應緊張時期,在區域特性上出現局部過負荷問題,這對於建超級快充樁和相應的快充站,影響是最為直接的。

相對而言從充電樁來看,倒是小問題了。大功率直流充電需要從電壓和電流兩個方面來提升。

電壓首先要覆蓋更寬的範圍,從250-1000V的寬電壓考慮,功率元器件的耐壓、絕緣等方面,都需要在原有的設計上調整;電流需要從250A提升到500A,大部分的電氣連接需要採取冷卻措施。

更重要的是整個安全和溫度的管理,由於這個功率對於充電過程中任何電連接點的溫度都需要不超120℃。

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2018年和2019年7月的分省份充電熱力圖

充電基礎設施從2012年開始從政策層面支持,目前中國的政策體系已漸趨完善,涵蓋規劃、建設運營獎勵補貼、充電電價電費、土地等多個環節。2019年把地補取消以後,陸續出臺多項強有力的政策扶持充電基礎設施行業發展。

高功率充電,目前來看是從60kW往80kW、120kW和150kW這樣的功率等級逐步前行的,2-3年內由於沒有直接的訴求,在中國還會是一個瓶頸,想要突破這個瓶頸,是從新的充電接口標準頒佈,到現有的充電設施逐步改造,然後形成整體的充電設施收益率改進逐步完成的。這種更迭可能是個逐步加速的過程,特別是新的電動汽車平臺都是以原有充電功率翻倍的需求來設計的。

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