(文/程文智)自從2019年保時(shí)捷首先在Taycan上推出800V高壓電氣架構(gòu),搭載了800V支流快充系統(tǒng),并支持350kW大功率快充后,將800V高壓平臺(tái)引入了汽車。不少在400V平臺(tái)做得不太好的主機(jī)廠商,及想在新能源汽車領(lǐng)域繼續(xù)保持技術(shù)領(lǐng)先的主機(jī)廠商和Tier 1廠商都加入了800V高壓平臺(tái)的大軍。
比如現(xiàn)代和起亞都都已經(jīng)發(fā)布了基于800V高壓平臺(tái)的車型,比亞迪、長城、廣汽、小鵬、蔚來、極氪等國內(nèi)主機(jī)廠商在2021年相繼發(fā)布了800V高壓平臺(tái)推出計(jì)劃。而且今年比亞迪2022版海豚成為了其800V架構(gòu)e-platform3.0的首款量產(chǎn)車型,小鵬基于800V高壓SiC平臺(tái)打造的G9即將量產(chǎn)。預(yù)計(jì)今年和明年將會(huì)有更多基于800V高壓平臺(tái)的量產(chǎn)車型推出。一時(shí)看起來800V高壓平臺(tái)將成為未來幾年主機(jī)廠商們強(qiáng)力打造的平臺(tái)。
800V高壓平臺(tái)帶來的一大好處就是可以實(shí)現(xiàn)更高功率的快充,就如消費(fèi)者熟知的手機(jī)快充一樣,能在短時(shí)間內(nèi)將電池充滿,這樣就能在一定程度上緩解駕駛員的里程焦慮了。當(dāng)然,這需要充電樁與之配合才能實(shí)現(xiàn),那么,升級(jí)到800V高壓平臺(tái)后,充電樁會(huì)有哪些改變呢?
充電樁的成本及800V充電樁的內(nèi)部升級(jí)
一般來說,快充直流充電樁有3個(gè)最為核心的零部件,即充電模塊(交流轉(zhuǎn)直流)、充電槍和線纜,以及主控板。
現(xiàn)在的直流充電樁的功率范圍很廣,從20kW到350kW的都有。一般來說,充電樁的功率越大,充滿一輛車所需的時(shí)間就越短。比如,一個(gè)20kW的充電樁讓一輛汽車充滿電的所需的時(shí)間是120分鐘的話,50kW的充電樁需要48分鐘;而如果使用350kW的充電樁,只需要7分鐘。
目前市面上比較主流的充電模塊是15kW、20kW和30kW,當(dāng)然也有一些功率密度比較高的60kW,甚至100kW的模塊。以120kW快充直流充電樁為例,主流的做法是使用4個(gè)30kW的模塊進(jìn)行組合,一般質(zhì)量好一點(diǎn)充電模塊,單個(gè)模塊的價(jià)格在2000元左右;充電槍線如果是5m長的話,價(jià)格在5000元左右;主控板的成本在1500元左右;再加上觸摸屏、GPS互聯(lián)網(wǎng)模塊、殼體、內(nèi)部線束,以及繼電器等。一個(gè)充電樁的成本大概再300元/kW。
圖:小鵬與基于800V高壓平臺(tái)車型G9匹配的超級(jí)快充充電樁(拍攝:程文智)
那么充電樁升級(jí)到800V以后,充電樁會(huì)有哪些改變呢?有充電樁業(yè)內(nèi)人士表示,這需要分兩個(gè)層面來看,一是,如果僅僅是電壓升級(jí)到了800V,那么現(xiàn)有的充電樁結(jié)構(gòu)和技術(shù)是可以滿足需求的,不需要做任何改動(dòng),因?yàn)檎麄€(gè)充電模塊電壓平臺(tái)根據(jù)車型的發(fā)展,從200V、500V、到750V,現(xiàn)在最寬可以做到250V~1000V全兼容電壓平臺(tái),也就是說僅僅提高電壓,充電樁的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不會(huì)有升級(jí)。
二是大功率大電流,或者電壓升級(jí)到1000V以上,那整個(gè)充電樁的架構(gòu)將會(huì)發(fā)生改變。目前主流充電樁是一體機(jī),而高壓大功率平臺(tái)要做分體機(jī),一個(gè)設(shè)備前面帶出幾個(gè)終端,所有充電模塊集中放在設(shè)備里面。整套系統(tǒng)下,還需要更換能夠承受高電壓高電流的繼電器線束,云端群管群控技術(shù)也要升級(jí)。
從傳統(tǒng)充電樁升級(jí)到800、1000V以及500kW以上大功率充電樁,是兩套技術(shù)路線,整個(gè)變化非常大。
采用分體機(jī)原因有以下幾點(diǎn):
1)模塊太多,沒有辦法都放在一體機(jī);
2)分體機(jī)解決散熱、線束分布、整體成本管控問題;
3)大功率充電核心技術(shù)在于液冷散熱。傳統(tǒng)風(fēng)冷無法達(dá)到大功率設(shè)備散熱要求(要達(dá)到要求體積更大),需要液冷充電模塊散熱,主機(jī)+槍線都要液冷。液冷管路排布和材料有高技術(shù)壁壘。
800V汽車充電樁有量產(chǎn)了嗎?
從設(shè)備生產(chǎn)廠商的角度來看,有不少廠家在做大功率充電技術(shù)的儲(chǔ)備,但基本沒有量產(chǎn)。在5月份深圳舉辦的粵港澳國際車展上,小鵬展示的與其800V高壓平臺(tái)車型G9配套的超級(jí)充電樁目前也還沒有部署。
有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,設(shè)備生產(chǎn)廠商短期內(nèi)不會(huì)大批量生產(chǎn)或者投放真正意義上的大功率設(shè)備。有些主機(jī)廠商,比如保時(shí)捷有推出大功率充電的車,其充電樁是定制的,也就是說他們先招設(shè)備廠商下單,設(shè)備廠商接到訂單后,單獨(dú)開發(fā)或做技術(shù)儲(chǔ)備來配合主機(jī)廠開發(fā)制造專用的充電設(shè)備。
目前國內(nèi)的大部分充電樁設(shè)備廠商還停留在組裝廠階段,也就是說他們沒有充電模塊和槍線技術(shù),主要是采購組裝模式。因此,國內(nèi)充電樁企業(yè)眾多,競爭也相當(dāng)激烈。不過近幾年這個(gè)情況已經(jīng)有些改變,有部分廠商開始走自己的技術(shù)路線了,比如往大功率、無感充電方面發(fā)展。
當(dāng)然,這些都是需要研發(fā)投入的,目前國內(nèi)大部分設(shè)備廠商不具備大量研發(fā)投入的實(shí)力,因此真正掌握大功率充電技術(shù)的國內(nèi)玩家不多。
圖:蔚來的充電樁
據(jù)電子發(fā)燒友網(wǎng)了解,目前充電模塊廠家主要有艾默生、臺(tái)灣臺(tái)達(dá)、華為、中興、英飛源、動(dòng)力源、優(yōu)優(yōu)綠能等幾家;充電槍廠商有菲尼克斯;槍線廠商方面,液冷槍線國內(nèi)廠商的產(chǎn)品目前還不成熟;設(shè)備運(yùn)營商主要有特銳德(特來電母公司)、中恒電氣(市占率高)、國電南瑞(國網(wǎng)系統(tǒng))、星星充電。
大功率充電樁遇到的挑戰(zhàn)及解決辦法
大功率充電樁看起來很美好,但預(yù)計(jì)近3年不會(huì)普及,可能會(huì)在5~8年后會(huì)有可能。因?yàn)殡m然大電網(wǎng)能夠承受大功率的汽車充電,但充電場一般都是建立在商場或者停車場,電力很難得到滿足。目前的解決辦法有三個(gè):
一是同步系數(shù),多臺(tái)充電樁同時(shí)滿功率供電的概率不大,就可以從配電的角度看,不一定要所有的充電樁都滿功率配電,統(tǒng)一分配;
二是大功率軟件控制。車輛充電不是平直的,而是先升壓、后平穩(wěn)、往后越慢,梯形曲線。軟件能夠控制充電場中充電樁的功率分配,比如有些車剛開始充或快充滿,就降功率,電力轉(zhuǎn)移到需要滿功率供電的車,做調(diào)配。如果不做調(diào)配,任何一個(gè)場地電量不可能滿足大功率快充;
三是增加投資做增容,比如增加儲(chǔ)能。但對(duì)投資成本、土地面積、電網(wǎng)負(fù)載要求更高。北上廣等大型城市(土地資源、電力資源壓力大)不具備滿功率運(yùn)營的電力條件。
結(jié)語
從各大主機(jī)廠商和Tier 1廠商的產(chǎn)品規(guī)劃來看,未來800V高壓平臺(tái)會(huì)成為新能源汽車的主流平臺(tái),畢竟他們都想要汽車有更多的亮點(diǎn)來吸引消費(fèi)者,與之配套的充電樁廠商也在積極做技術(shù)儲(chǔ)備,但國內(nèi)廠商在這塊目前技術(shù)儲(chǔ)備還略顯不足,還需要繼續(xù)投入。
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