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關(guān)于800V未來發(fā)展趨勢的3大共識

2023-03-04 15:16:13  瀏覽:

未來幾年是 企業(yè)品牌向上、服務(wù)升級的最佳時(shí)間窗口期,縮短充電時(shí)間、提升車輛能效將是提升消費(fèi)體驗(yàn)的重要方式。

全面研究支撐800V車型所需要的技術(shù)與產(chǎn)品、評估大功率充電場站建設(shè)運(yùn)營模式、討論車樁網(wǎng)端協(xié)同發(fā)展解決方案,將為推動電動汽車高質(zhì)量發(fā)展提供重要支撐。

那么我們應(yīng)該怎么認(rèn)識800V高壓平臺架構(gòu)、大功率充電技術(shù)的發(fā)展路徑,及其產(chǎn)業(yè)生態(tài)構(gòu)建。

1. 大功率高壓快充催化汽車/電力兩側(cè)技術(shù)創(chuàng)新

充電行業(yè)將成為引領(lǐng)電動化新一輪創(chuàng)新的重要動力,目前最值得關(guān)注的就是大功率高壓快充。

電動化加速趨勢越來越明顯,2022年電動汽車銷量預(yù)計(jì)將超過500萬輛, 兩年內(nèi)很可能達(dá)到千萬輛級的規(guī)模。

經(jīng)過了十幾年的發(fā)展,電動汽車的電池、器件、充電等關(guān)鍵領(lǐng)域的創(chuàng)新空間仍然巨大,未來引領(lǐng)深刻變革的技術(shù)將持續(xù)出現(xiàn)。

尤其電力行業(yè)和汽車行業(yè)過去一直是兩個軌道運(yùn)作,汽車零部件技術(shù)與充電技術(shù)的發(fā)展協(xié)同度不高,大功率高壓快充的出現(xiàn)實(shí)際是汽車產(chǎn)業(yè)和電力行業(yè)協(xié)同創(chuàng)新的重要體現(xiàn)。

大功率高壓快充需要兩側(cè)技術(shù)創(chuàng)新。在汽車側(cè),零部件要高壓化,并保障安全性與供應(yīng)鏈穩(wěn)定。在電力側(cè),涉及到大功率充電規(guī)模化普及、充電設(shè)備高壓化與成本控制。

所以,電池、充電設(shè)備等都面臨著技術(shù)創(chuàng)新和降成本的挑戰(zhàn),車側(cè)和充電側(cè)協(xié)同發(fā)展,大功率充電才會走得可持續(xù)。

大功率高壓快充網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)運(yùn)營模式與標(biāo)準(zhǔn)體系需要探討。構(gòu)建開放、社會化的快充網(wǎng)絡(luò)更有利于車樁匹配,以及電力、土地、設(shè)備等資源的高效利用。

同時(shí),標(biāo)準(zhǔn)體系是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的強(qiáng)大助推器,大功率充電標(biāo)準(zhǔn)要符合適配、安全的基本要求,也要為未來電壓等級提升、技術(shù)創(chuàng)新預(yù)留空間。

2. 國內(nèi)外加速800V車型&480kW+充電布局

國內(nèi)外市場800V車型量產(chǎn)時(shí)間 預(yù)計(jì)在2023年-2025年,會優(yōu)先搭載在中高端車型,然后逐漸擴(kuò)大應(yīng)用范圍。

系統(tǒng)電壓提升、碳化硅等器件的應(yīng)用,除了縮短充電時(shí)間,還能大幅改進(jìn)整車動力性能與綜合效能。

高壓除了能加快充電速度,也伴隨著效率、加速性能的提升。2021年發(fā)布的搭載華為高壓動力系統(tǒng)的某B級四驅(qū)車, 能輕松實(shí)現(xiàn)3.5秒的百公里加速、NEDC效率提升了3.5%、整車?yán)m(xù)航提升了5%。

車端800V平臺開發(fā)要做高壓部件選型和匹配,包括電池系統(tǒng)、電驅(qū)系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、功率器件等。

比亞迪、華為、孚能、英飛凌等企業(yè)圍繞著電機(jī)電控、電池、空調(diào)壓縮機(jī)、碳化硅等高壓零部件產(chǎn)業(yè)鏈積極布局;

一汽、廣汽、長城等車企同步開發(fā)800V車型與480kW+大功率充電樁。

此外,2021年 廣汽埃安已發(fā)布了超倍速充電的電池技術(shù)體系、高壓平臺車型和高壓大功率480kW超充樁。

另一方面,在未來相當(dāng)長時(shí)間內(nèi),IGBT與碳化硅器件會在不同額定功率和開關(guān)頻率的應(yīng)用場景中動態(tài)共存。四驅(qū)電驅(qū)動系統(tǒng)基于性價(jià)比考慮,目前 前驅(qū)配置IGBT模塊仍然是主流,后驅(qū)會考慮搭載碳化硅模塊。

2020年前建設(shè)的充電網(wǎng)絡(luò)正陸續(xù)開展存量改造、技術(shù)升級,新建充電網(wǎng)絡(luò)會兼容高電壓平臺需求。受國標(biāo)制約和市場需求影響,目前國內(nèi)普遍充電功率在120kW左右。

我國投建的充電樁電壓等級,從2016年之前以500V為主;到2017-2019年為750V;再到2020年以后上升到1000V。

公共快充站電壓等級的提升,既要考慮當(dāng)前主流車型充電需求、充電場站利用率,還要考慮未來車型發(fā)展方向和功率發(fā)展趨勢。

目前800V車型保有量少,單獨(dú)建大功率充電站點(diǎn)利用率會比較低。行業(yè)內(nèi)普遍按照大功率充電+普通快充的高低搭配組合,來滿足全車型的充電需求。

將存量充電場站的常規(guī)充電樁逐步改造升級為大功率充電樁,結(jié)合功率智能柔性分配技術(shù),能兼顧現(xiàn)在需求和未來發(fā)展,并提升場站功率池利用率與運(yùn)營經(jīng)濟(jì)性。

3. 探索高壓快充系統(tǒng)新方案

800V車型和大功率充電的推進(jìn)也存在車樁網(wǎng)端協(xié)同瓶頸,因此業(yè)界專家呼吁標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)、建設(shè)運(yùn)營模式的全面升級。

車型開發(fā)一是電池系統(tǒng)安全與全氣候熱管理挑戰(zhàn):

過電化學(xué)體系、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、算法等改進(jìn),平衡動力電池的充電倍率和能量密度,以及成本、壽命、安全性;
冷卻技術(shù)、電池系統(tǒng)和高壓架構(gòu)耦合設(shè)計(jì)、電動汽車和充電樁耦合增效等方案解決熱失控、低溫充電問題。

二是碳化硅器件供應(yīng)困局:碳化硅產(chǎn)能保障需要改善原材料供應(yīng)、提高原材料利用率、持續(xù)產(chǎn)能投資。

三是高壓絕緣、軸承電腐蝕、高壓EMC問題:目前主要解決路徑包括絕緣監(jiān)測、防電腐蝕技術(shù)、EMC抑制技術(shù)等。
充電布局
一是大功率充電標(biāo)準(zhǔn)尚未正式出臺。2015+和ChaoJi兩套標(biāo)準(zhǔn)各有優(yōu)勢,路線選擇影響布局進(jìn)度,建議盡快落地大功率充電標(biāo)準(zhǔn)。
二是車樁布局先有雞還是先有蛋的問題。應(yīng)推進(jìn)車企和樁企之間信息共享,統(tǒng)一節(jié)奏,充電運(yùn)營商可以適度提前布局,同時(shí)車企高壓車型逐步投放。
三是大功率充電站如何更友好和經(jīng)濟(jì)地并入電網(wǎng)。

四是車樁電壓兼容。比亞迪、長城、大眾等主機(jī)廠主要采用升壓的DCDC方式、電機(jī)升壓,以及電池模組串并聯(lián)等解決方案。

五是如何提升大功率充電樁利用率,減輕重資產(chǎn)投入。
建議形成超充聯(lián)盟,實(shí)現(xiàn)資源共享;探討按照功率利用率收取服務(wù)費(fèi),打造超充車位差異化服務(wù);鼓勵超充充電場站參與需求響應(yīng)、輔助服務(wù)、綠電消納等創(chuàng)造額外收益。
另外,還有部分問題也是800V升級的重點(diǎn)。如新能源汽車800V車型大規(guī)模上市時(shí)間表、影響新能源汽車向800V邁進(jìn)的核心問題、800V車型成本增量,以及大功率充電網(wǎng)絡(luò)發(fā)展方向等。

4. 800V的3大共識

60%的專家認(rèn)為, 800V車型將在2024-2025年期間大規(guī)模上市;

對于新能源汽車向800V邁進(jìn),最核心的問題是 新增高壓部件產(chǎn)業(yè)鏈的成熟度,其次是充電基建不完善和高壓部件新增成本;
現(xiàn)階段開發(fā)800V,有關(guān)車端新增高壓部件成本,73%以上的人認(rèn)為增幅在5-15%之間,增幅最大的是 電池系統(tǒng),其次是充電系統(tǒng)和電驅(qū)系統(tǒng);
目前對800V車型、大功率充電網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢已形成三大共識:

  • 大功率充電樁將主要布局在高速/特大型城市 (93.33%)
  • 中高端車型將優(yōu)先應(yīng)用800V (86.67%)
  • 功率充電站建設(shè)將需要配置儲能系統(tǒng)(73.33%)


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資料來源及致謝
電動汽車百人會


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