急速补能成为电动汽车发展重点,高压平台掀起建设“热潮”
5月8日,广东省发展改革委等部门印发《广东省全面推行清洁生产实施方案(2023~2025年)》。其中提及,到2025年,实现高速公路服务区快充站的全覆盖。而在此前落幕的2023上海车展上,从巨湾技研与合创汽车在V09车型上打造极速补能,到欣旺达闪充电池量产发布,种种迹象表明急速充电(XFC,eXtreme Fast Charging的缩写)作为提升补能效率的重要路径正成为新的市场发展趋势。
日前,在中国汽车动力电池产业创新联盟2023年会的极速充电专场论坛上,业内企业与行业专家就极速充电的发展进行了探讨,业界最关心的议题也就此浮出水面。
成为电动汽车推广“加速器”
“充电五分钟、排队1小时”是不少电动汽车用户对自己用车体验的调侃。充电难、充电慢等补能问题,在一定程度上阻碍着新能源汽车的市场化发展。有业内人士曾公开表示,到2025年前后,新能源汽车的渗透率将取决于充电基础设施。因此,不少人将极速充电、超充网络的建设,视为解决新能源汽车普及的关键。
“经过多年努力,新能源汽车充电基础设施建设取得了突飞猛进的发展。全国有1300余万辆新能源汽车,与之配套的充电桩有521万个,车桩比为2.5:1,枪车比大概是1:2,快充枪车比大概是1:14。不过,目前来看,充电效率、补能焦虑依然是用户关注的重点。如何让充电像加油一样便捷,成为电动汽车用户补能的主要诉求。”广州巨湾技研有限公司(以下简称“巨湾技研”)极充生态中心总经理彭文科表示。
为有效解决用户痛点和行业“瓶颈”,近年来,伴随动力电池技术的不断突破,极速充电开始崭露头角。所谓极速充电,又称大功率充电,是指针对新能源汽车普遍使用的能量型动力电池,在其材料、结构、电池包及整车电压平台设计等方面,采取有利于快充的多项新技术,同时,设计、建设适用于快充的充电站和充电桩,形成推广应用2C~6C快速充电的技术方案。
“就像4G、5G通信网络对于2G、3G的替代一样,极速充电势不可挡,是未来行业发展的方向。”彭文科认为,推广和普及电动汽车,能源效率必须跟上,极速充电可以从根本上解决目前补能效率的问题,其商业化前景广阔。受下游需求带动,配装极速充电电池的车型将更具市场竞争力。据介绍,近两年,随着极速充电技术的突破,最快的充电时间可以缩短到10分钟以内。未来,随着极速充电技术的普及,电动汽车的充电时长有望不断接近加油的时长。从这个意义上说,极速充电是电动汽车全面取代传统燃油车的“加速器”。
市场推动高压快充产业持续扩容
从国内新能源汽车快速增长的趋势来看,大力推广和应用高压快充也是行业发展的必由之路。数据显示,2022 年我国新能源汽车产量突破 705 万辆,同比增长 96.9%,市场渗透率更是达到 25.6%。根据中国充电联盟数据显示,2022 年我国充电桩保有量为 521 万个,尽管补能基础设施建设不断提速,但相关数据显示,目前我国电动汽车平均充电时长普遍在 1 小时及以上,充电耗时 1 小时以内的充电桩占比不足 4%,这就导致越来越多的车企需要在高压快充领域实现快速突破。
从技术层面来说,按照申港证券的分析报告显示,当下市场主流新能源电动车的高压系统普遍依然是 400V 电压平台,匹配的 IGBT 功率元器件耐压能力有限,要实现充电功率的大幅度提升,就必然要将电压平台提升到 800V 甚至更高水平,同时配套更新耐压器件。随着这个技术方案成为行业共识,目前车企中包括小鹏、广汽埃安、比亚迪等都在纷纷推出对应技术路线车型,今年开始,800V 车型将形成规模化趋势。
从政策和行业层面分析,早在 2022 年,充电基建就被纳入 " 新基建 " 七大产业并被写进政府报告。包括《2020 年能源工作指导意见》、《交通运输部关于推动交通运输领域新型基础建设的指导意见》等国字号政策文件在内,都明确提出了要加强超级快充、大功率充电汽车充电设施建设,各地政府也积极响应,纷纷出台利好赋能政策。与此同时,国内超级充电标准在 2021 年发正式发布,这为超级充电基础设施加速布局打下了坚实基础。可以说,在政府、行业政策的持续推动下,高压快充产业在今年起也将成为新能源和新基建两大市场最受关注、最具潜力的产业板块之一。
车企争相布局800V平台
过去,新能源汽车的续航能力停滞在500 km以内,与然油车续航能力存在一定差距,补能问题并不突出。但近年来,随着续航里程增加,电动车充电时间也在提升。相比于燃油车的充能效率,新能源车动辄几十分钟的快充时间难以满足用户需求。
而且,新能源车的续航里程还在不断提升。如广汽埃安的AIONLX系列最高续航里程达到了1008km、极氪的2 EEKR001系列最高续航里程达到了732km、极狐阿尔法S最高续航里程达到了708km等等。在续航里程问题得到一定程度解决的情况下,新能源车充电体验仍需改进。
目前多数新能源汽车采用的是400V电压平台。而保时捷于2019年推出车型Taycan,是全球第一款800V车型,能够将充电功率提升至350kW,可以在22.5分钟内电量从5%充到80%。
在保时捷拉开了800V高压平台的序幕后,近年来国内车企随之跟进,掀起了800V高压平台“热潮”。
其中,比亚迪纯电专属平台e平台3.0搭配800V闪充技术,电动车可实现充电5分钟,行驶150km,且冬季续航里程最高可提升20%。此外,吉利极氪001具备400V和800V两种电压架构,其10%-80%充电时间为30分钟,充电5分钟可行驶约120公里。除此之外,埃安的A480超级充电桩上可实现充电5分钟,续航200公里。
因此,提升补能效率成为新能源车技术发展的重点之一,更多新能源车企计划在2023年将搭配800V充电技术的车型投入市场,800V高压快充平台渐行渐近。
不过,在一众新能源车企之中,特斯拉是个特例。近期,特斯拉首个V4超级充电站在欧洲即将推出。根据初步的消息,这些V4超级充电站将支持1000V架构,这将会为特斯拉带来更快的充电速度和更高的充电功率。
刺激器件单车价值量提升
中邮证券一份研报认为,目前国内桩车保有量比值低,有利于800V高电压平台发展。数据显示,对于充电桩而言,2022年,国内充电基础设施增量为259.3万台,桩车增量比为1:2.7,尽管该数值相比2021年的1:3.7有所提升,但仍低于我国车桩比1:1的目标。
而且,截至2022年12月,国内充电桩和新能源车保有量分别为179.7万台和1310.0万辆,桩车保有量比值为1:7.3,充电桩较大的缺口有利于我国800V高电压平台行业发展。
实际上,800V高压平台尽管可以提高电压从而降低电动车的充电时间,但该项技术升级实则为一项繁杂的系统工程。
目前大部分现有直流快充基础设施基本都是为400V汽车所服务,因此若想完成800V平台的生态建设,除了应对车内配件进行改造升级外,亦需在外部配套相应的充电设施。其中对车内配件包括核心三电系统、空调压缩机、 DCDC(直流变压器)、OBC(车载充电机)等部件,外部配套则为充电桩及充电站等。
德邦证券在一份研报中分析,在800V构架下,相关器件有望迎来更新换代。例如SiC功率器件,碳化硅拥有更为出色的电气特性,SiC MOSFET凭借在高压损耗、尺寸大小、能耗方面的优势有望广泛应用于新能源汽车800V架构,价值量方面,800V架构下SiC MOSFET价值量有望达到6400元。
而在BMS模拟前端芯片与隔离芯片方面,800V架构下电芯数量翻倍将带动模拟前端芯片AFE(整流/回馈单元)需求,AFE单车价值量有望达到1600元左右。新能源单车使用数字隔离芯片约35颗,价值约为200-300元。
此外,800V高压平台还将带动包括薄膜电容、高压直流继电器、激励熔断器、磁性元件以及高压连接器与高压电缆等器件的单车价值量。
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