充電問題已經(jīng)成為電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。中國電動汽車百人會將電動汽車的充電問題作為今年的重點課題,目前已召開兩次相關(guān)研討會。
在最近的一次研討會上,大功率快充的解決方案被首先拿出來討論。南京南瑞集團(tuán)國際部副主任倪峰表示,大功率充電的需求非常明確。從全球來看,商用車、出租車、網(wǎng)約車等營運車輛對于大功率充電的需求最為迫切。此外,長途旅行對于大功率充電也有較大需求。而對于中國來說,除了以上需求外,一些特大型城市,例如北、上、廣、深,由于車主很難找到車位進(jìn)行充電,因此對大功率充電也有一定需求。
1 車企決心不同
與充電行業(yè)目前普遍面臨著盈利難的處境相比,車企更有動力去做大功率快充的推手。百人會研究報告顯示,如果350kW大功率充電變?yōu)楝F(xiàn)實,隨著電池技術(shù)的不斷突破,當(dāng)電動汽車的續(xù)航里程達(dá)到500km左右時,電動汽車與燃油汽車從使用習(xí)慣上來講已無多少區(qū)別。
然而在尚無相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)引導(dǎo)的情況下,即便是最有動力先切入進(jìn)去的車企,決心和進(jìn)度也不盡相同。
350kW的充電技術(shù)對整車提出了1000V左右電壓平臺的要求。關(guān)于汽車電壓平臺,大部分車企表示今年還是會集中在360V左右。上汽的考慮在于,“還是一個先有雞還是先有蛋的問題,如果說市面上有這種大功率的充電樁,車企會考慮大規(guī)模提升電池電壓”。吉利則主要是從汽車零部件供應(yīng)的角度,“目前市面上的高壓零部件配套還不是很健全,后續(xù)的選型、試制和驗證等還需要一定的過程”。
整車高壓平臺研發(fā)是一個或早或晚的問題。據(jù)北汽與會代表介紹,目前北汽的電壓平臺規(guī)劃已經(jīng)到了700V,主要是基于未來A級以上車型對續(xù)航里程的剛性需求,“快充一旦在這個領(lǐng)域里形成市場就是不可逆的,就像加油一樣,好的車會加95的油,不再是92的油,700V左右的電壓是合適的,在2020~2025年,充電電流在400A以上,系統(tǒng)輸出功率達(dá)到280kW,5分鐘可充電電量達(dá)到23.3kWh”。
2 標(biāo)準(zhǔn)的呼喚與謹(jǐn)慎
國外車企已經(jīng)開始在1000V電壓平臺上試水,壓力之下,國內(nèi)車企開始寄希望于大功率快充標(biāo)準(zhǔn)的盡快出臺,以此來引導(dǎo)車企的開發(fā)。
據(jù)倪峰介紹,我國已經(jīng)成立了大功率充電標(biāo)準(zhǔn)工作組,但具體的驗證工作還要等到明年才能開始開展,初步定的是在200~300kW功率,500~700V電壓情況下實現(xiàn)400安培的充電。
以往新舊國家充電標(biāo)準(zhǔn)不兼容問題的出現(xiàn),讓標(biāo)準(zhǔn)制定工作組有些謹(jǐn)慎。“接口標(biāo)準(zhǔn)影響太大了”,中國電力企業(yè)聯(lián)合會標(biāo)準(zhǔn)化中心副主任劉永東稱,“再制定標(biāo)準(zhǔn)時將和以往兩次都不太一樣,更多的是把標(biāo)準(zhǔn)的需求、標(biāo)準(zhǔn)的研制和試點示范結(jié)合在一起,不是說完全等產(chǎn)業(yè)起來了再做標(biāo)準(zhǔn),也不是說完全先把標(biāo)準(zhǔn)做好了企業(yè)再進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā),實際上是一個交互的過程”。
一定的實驗驗證和數(shù)據(jù)積累,還是需要一批敢于吃螃蟹的車企。
吉利在今年的計劃上往前邁了兩步,制定了階梯式的電壓平臺升級計劃,2020年為650V、180kW,2025年實現(xiàn)1000V、350kW。“650V平臺為電動商用車電壓平臺,零部件研發(fā)體系健全,核心電子器件產(chǎn)品成熟,所以整個操作性比1000V或者800V稍微容易一點”。
3 供應(yīng)鏈的壓力
650V和700V的電壓平臺對電池提出了3C~4C充電倍率的要求。百人會副理事長歐陽明高從技術(shù)的角度分析了電池企業(yè)可能面臨的壓力。目前我國的動力鋰電池充電倍率大多在2C,以寧德時代為代表的電池企業(yè)也已經(jīng)研制出190Wh/kg能量密度下的4C電池,然而電池企業(yè)還有在2020年實現(xiàn)300Wh/kg能量密度的任務(wù),要同時實現(xiàn)這兩個目標(biāo),并且要兼顧電池壽命、安全性等,“我認(rèn)為2020年肯定無法實現(xiàn),2025年能不能實現(xiàn)還無法估計,高比能量和高功率密度是矛盾的,鋰硫電池已經(jīng)被排除在外了”。
半導(dǎo)體企業(yè)英飛凌也面臨著類似的壓力。英飛凌的IGBT產(chǎn)品目前主要是用在充電樁上,汽車級的車載IGBT模塊對尺寸、重量、耐壓性能等都提出了更高的要求。“車載大功率充電對新的碳化硅產(chǎn)品的需求,目前在產(chǎn)量、技術(shù)以及成本上都很難實現(xiàn),我們有1200V的汽車級車載IGBT模塊,問題就在于耐壓上去了,從650V、750V提到了1200V,但承載電流的能力還是偏小的,所以我們把它定位為一個很高端的產(chǎn)品,它和傳統(tǒng)的一些低端場合應(yīng)用的IGBT還是會長期并行的”。
大功率快充要克服的顯然更多是技術(shù)上的難題。而與會的專家也從不同的角度給予了一些技術(shù)輔助建議。中科院電工所陳永翀教授建議大功率快充可以和儲能電站結(jié)合起來,通過VEG(vehicle-energystation-grid)的方式替代未來對V2G(vehicletogrid)的需求,減少電動車與電網(wǎng)互聯(lián)的成本,延長電池的壽命,增加大功率快充的經(jīng)濟(jì)性。來自電力規(guī)劃設(shè)計總院的專家表示,如果車企將大功率的變速器車載,直接接入配電網(wǎng)進(jìn)行充放電,為電力系統(tǒng)提供調(diào)頻調(diào)峰服務(wù),電力系統(tǒng)有可能為大功率快充提供一個專用電壓等級的充電網(wǎng)絡(luò)。
技術(shù)上的問題還需要各方多行多試,但大功率快充隨之而來的是一個正在啟動的乘用車主流市場,與之前的充電行業(yè)苦苦找不到商業(yè)模式相比,相信大功率快充將迎來充電行業(yè)真正的春天。
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