进击的快充,能否治愈续航焦虑?
作者 | 陈辉
主编 | 赵文华
今年1-10月,我国新能源汽车累计销量突破528万辆,占国内乘用车销量的27%。但高速增长的销量也进一步放大了补能短板,排队成为没有"私桩"车主的日常,赶上节假日排队,甚至会搭上"半条命"。
显然,补能已成为新能源汽车的巨大瓶颈,这一问题何时能解决?或者说能不能解决?
目前,纯电汽车的补能方式有两种,一是换电,二是充电。换电的优势肉眼可见,以蔚来为例,单次换电仅需5分钟,跟燃油车加一次油的时间差不多。但问题是,换电模式受到诸多掣肘,比如建设和运营的成本极高,需要的场地也很大(存放电池以及给空闲电池充电),两大限制,根本不利于换电站大规模投建。因此,到现在为止,倡导换电的车企只有蔚来、吉利等寥寥几家。更为尴尬的是,国内尚没有统一的换电技术标准,车企各自为战,进一步也限制了换电的发展。
因此,解决"补能问题"的接力棒就交到了充电手上,最靠谱的,是在快充技术上找答案。
我们先了解一下充电的原理,大家应该都知道,电流 电压=功率这个物理公式,而功率越大充电速度就越快。目前,新能源汽车的电池都是锂电池(三元锂和磷酸铁锂),充电就是把锂离子从正极运送到负极,反之就是放电。运送锂离子的通道就是电流,锂离子移动的速度取决于电压,要想充电速度快,要么电流大,要么电压高,要么电流也大电压也高。
此外,电池的状态,如衰减程度、温度、充电桩的状态等也会影响电流和电压的发挥,进而影响充电速度。
聊完基本信息,我们来看快充的现状。
快充,还不够快
按接口划分,目前国内的快充技术分两种,一是特斯拉超充,二是中国国标GB/T 20234。特斯拉超充是私有协议,技术标准很清晰,它是典型的大电流方案。目前正在使用的最新的特斯拉超充是第三代即V3,它的电压上限是400V(也是目前最主流的快充电压),电流的上限则是700A,可实现250kW的功率。按照特斯拉的说法,V3超充桩可15分钟补能250km。同时,特斯拉超充V3还有一些辅助技术,比如低温会影响充电效率,特斯拉车型在设置了前往超充站的路线之后,会自动根据距离,提前给电池加热,使电池在充电开始时达到最佳充电温度。
但即便如此,特斯拉超充V3离用户理想状态下的那种快,仍有明显差距。实测数据显示,特斯拉Model 3使用特斯拉超充V3从电量3%充到90%,用时37分钟。平时这点时间算不得什么,但若遇上节假日几十辆车排队,这个时间就不很好看了。
作为公有协议的国标GB/T 20234,快充部分的技术标准为额定电压不超过1000V,额定电流不超过400A。若把国标的快充标准顶到上限,那么它就是典型的大电压方案,最大功率可以来到400kW。不过,能够将国标快充的技术标准顶到上限的车企很少,绝大部分车企都只是在国标范围内自由发挥。并且,大部分新能源车企都没有自建快充站,大都依赖于第三方的快充服务商。以目前最大的充电服务商——特来电的快充桩为例,其目前正在运营的快充桩的最大电压为750V,最大功率为150kW。没错,相比400kW的标准上限和特斯拉的250kW,特来电的150kW确实很弱,但这就是现状。
在电池温控技术方面,不同车型的差距就更大了,且不说优劣和使用便利与否,很多车型根本就没有电池预热的功能。这些原因都会影响充电速度。实测数据显示,特斯拉Model 3使用特来电快充桩,从20%充电到90%,用时达到57分钟。
总的来看,相比于依赖第三方快充桩的其他品牌,有专属超充桩的特斯拉有优势,但这仅限于日常,遇上节假日出游,一样很尴尬。
进击的超快充
在快充这个问题上,谁都没有止步。就算是还有一条腿(换电)的蔚来,也在积极经营自家的超充桩。
还是先来看特斯拉,在今年的9月15日,首个特斯拉V4超充站在美国投入运营。其理论最大功率为350kW。跟V3一样,V4的电压为400V,只是将电流提升到了900A。大电流有一个明显的缺点,那就是充电过程中产生的热量大幅增加,对汽车的散热系统有更高的要求,且能量损失严重、转化效率低,需要使用更粗的线束。为了满足大电流的需求,V4超充采用了双电缆设计。当然,大电流的优势也非常明显,可以直接在现有的架构基础上进行升级,且升级成本低。根据计算,在最佳状态下,特斯拉超充V4可在15分钟补能500km。这一表现已经非常接近燃油车加油用时了。此外,V4超充站还集成了太阳能补能板,能够进一步降低充电站运营成本。
国内这边,就非常热闹了,几乎所有主流的新能源车企都提出了自家的超充桩的计划。与特斯拉选择大电流方案不同,这些车企大多都瞄准了800V的大电压方案,同时也有一部分车企跟特斯拉一样,坚持400V的电压,采用大电流的解决方案,还有电压、电流一手抓,选择全面开花的,比如华为。
相比于大电流的方案,大电压方案在技术方面的优势更明显,它能够减少损耗,提升效率,但问题在于,它不能在现有400V的架构上直接升级,800V的电压对包括电池本身、充电桩在内的整个充电机构都有更高的要求,换句话说,需要重新设计,成本较高,并且,现阶段还没有支持800V方案的第三方充电桩,车企必须自建充电桩。
虽然成本高,但选择800V大电压方案的车企却不少,动作最快的就是小鹏,9月上市的小鹏G9是国内首款基于800V高压SiC平台的量产车,支持小鹏自主研发的S4超充桩,可实现480kW的充电功率。跟特斯拉超充一样,小鹏S4超充桩也是一种私有协议的充电桩,虽然它采用了国标接口,可以兼容其他品牌的车型,但它的技术参数已经超过了国标的规定,电流达到了670A。为此,小鹏G9的电池和S4超充桩都采用了特殊设计,电池方面,采用了液冷系统进行降温;充电枪采用液冷散热充电技术,能够主动实时温升监控。基于S4超充桩,小鹏G9可实现充电5分钟补能200km。
同样采用800V方案的车企还包括保时捷、哪吒、蔚来、广汽埃安、岚图、比亚迪等。
跟特斯拉一样,选择在电流上继续加码的主要是极氪;而选择电流、电压双抓手的华为,目前还没有看到它的量产计划。
最后说说
总的来说,快充是目前新能源最核心的补能技术,通过不断提升充电功率,不断完善充电保障配套技术,压缩充电时长。
值得一提的是,几乎所有的车企都在强调"短时间长距离"补能,如小鹏G9"充电5分钟补能200km";特斯拉超充V4"充电15分钟补能500km"等。如此,有没有可能在充电桩服务策略上进行调整呢?比如遇到多车排队时,系统可以根据排队车辆的数量,实时调整单车的充电时间,如小鹏G9就只能充电5分钟补能200km,然后再转移到其他的充电桩继续充电,这样就能在挤兑发生时,尽可能地缩短其他排队车主的等待时间。
当然,这只是一种理想状态,对此,各位还有什么不一样的观点吗?欢迎在评论区跟我们互动。
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