车企竞逐补能赛道,高压快充VS换电,谁是未来补能的方向?

最炫车族风 2022-08-25

新能源汽车新能源汽车

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从销量上看如今新能源车已受到了大家的普遍认可,当然离不开我们国家科技的高速发展。昨日小鹏汽车CEO何小鹏就给大家带来了一场科技盛宴——超级补能发布会,会中不仅说到第1000个充电站落地,而且首座S4超快充桩也已上线,正式将新能源车型补能带入下一个时代。

大家可能不知道S4超快充意味着什么,在以前谈到纯电车大家总是第一时间想到“里程焦虑”以及“充电焦虑”。并且这两大因素一直影响着纯电汽车的市场渗透率,是很多车企的心酸泪。

在800V高压超充技术出现之前,换电或许是最优选择。换电模式最大的优势就是补能速度快,但是其缺点也是不容忽视的。众所周知,换电站的建设,需要投入极大的成本,另外还可能会遇到电池标准的不统一、不兼容等多种问题,这使得换电站普及速度非常慢。

反观超充模式,有了800V高压超充技术的加持,充电补能速度也是快到飞起,而且这种超充站的建设比换电站更易操作,超充站建成之后补给率高,使用范围广,还不受车型的限制。说不定还能彻底解决消费者对电车的续航焦虑问题。

布局800V高压快充解决充电等待焦虑

根据中汽协最新数据显示,2022年1-7月新能源汽车销量为319.4万辆,同比去年增长1.2倍,市场占有率达到22.1%。不过,新能源汽车想要占领更多的市场份额,还要突破不少用户痛点,其中之一就是快捷补能。

我们可以看到,虽然新能源汽车的市场渗透率在不断上升,但配套充电基础设施数量的增长追不上电动汽车的增长速度。数据显示,2020年新能源汽车和充电桩的比例为2.93:1,到了2021年,这一比例为3:1,差不多是1台充电桩配套3辆车,这也导致在不少城市,排队充电依然是很常见的现象。

车桩比太低,这是一个在短期内很难解决的问题,所以前面理想汽车CEO才有足够的底气回答对增程技术的质疑,他表示往后5年,增程式依然是新能源汽车最佳解决方案。

既然充电配套设施数量跟不上,就只能靠压缩充电时间来解决。目前新能源汽车在电池技术上的突破主要分为两种路线,一是长续航,二是高压快充技术。

因为受限于硅基IGBT功率元器件的耐压能力,现有电动汽车充电系统普遍采用400V电压,如果想要进一步缩短充电时间,就需要提高电压平台,所以我们看到越来越多的车企开始推800V高压快充技术。

从物理学角度来看,想要实现充电加速,就要提高充电功率,而提高充电功率要么选择提高电压,要么提高电流。如果选择提高电流,就需要更粗的输电导线,在传输中发热产生的损耗也就越高,显然不是最理想的选择。

所以,选择提高电压成为最优选项,将电压平台从400V提升到800V甚至更高的水平,来实现高压系统的扩容,实现350KW以上的快充。当电流不变,充电功率就会随着系统电压翻倍,充电时间大大缩短,这也是800V高压超充提升充电效率的原理。

而在充电功率相同的情况,800V高压超充架构下的高压线束更小,成本相应降低,电能损耗也会相应减少,热管理的难度相对也低一些,整体电池成本更优。

所以,800V高压超充解决了两大痛点,一是让充电性能大幅提升,压缩电池充电的速度;二是在同等的电量水平下,使得系统的运行效率更高,从而增加续驶里程。

自2019年保时捷的Taycan全球首次推出800V高电压电气架构,搭载800V直流快充系统并支持350kw大功率快充。进入2021年后高压快充路线受到越来越多主机厂的青睐,先是现代、起亚等国际巨头发布800伏平台,之后比亚迪、长城、广汽、小鹏等国内主机厂也相继推出或计划推出800V平台,高压快充体验将会成为电动车市场差异化体验的重要标准。

800V高电压平台车型及高压大功率超充网络正处于加速布局阶段。目前,比亚迪、极氪、东风岚图、广汽埃安、北汽极狐、长安、长城以及小鹏汽车、理想汽车等多家车企已相继发布800V平台架构或规划。随着极狐阿尔法SHI版、小鹏G9年内交付,2022年正式开启我国800V架构落地元年。

特斯拉此前亦曾表示,将在未来开展800V高压电器架构研究,全面推进超充站建设,并在2年内将超充网络扩大三倍。数据显示,近日,特斯拉全球第35000根充电桩在武汉落地,国内已有1200多座超级充电站、8700多根超级充电桩,配合700多座目的地充电站、1800多根目的地充电桩,覆盖370多个城市及地区。

行业巨头纷纷布局换电领域

在解决电动车补能焦虑方面,车企除了布局800V高压快充领域,也在换电方面持续发力。自从去年以来,换电模式就引发了各界的广泛关注,这背后既有政策的推动,也有相关企业对换电业务的不断加码。

2021年4月,我国汽车行业在换电领域制定了首个基础通用国家标准《电动汽车换电安全要求》,填补了汽车行业的标准空白,解决了换电模式无标准可依的紧迫问题。

随后,工业和信息化部办公厅又印发《关于启动新能源汽车换电模式应用试点工作的通知》,决定启动新能源汽车换电模式应用试点工作,纳入11个试点城市,覆盖乘用车、商用车等多领域。

在政策的支持下,新能源汽车换电模式迎来众多关注,另外国内新能源汽车快速发展,给补能带来很大挑战,尤其是节假日排队充电问题仍旧很突出,面对这种情况,换电模式就凸显了自身的优势。

相比传统充电模式,换电模式在用车效率、补能时间、延长电池寿命,以及维护和管理便利性、降低电网负荷等方便具有明显优势。另外换电模式还降低购车成本、消除里程焦虑、提升安全水平等方面有优势,这也吸引了更多产业链企业甚至车企快速加入其中。

一些业内人士认为,换电除了在补能效率上具有优势外,还可以调节电网电力,换电站成为城市分布式储能单元,有利于“双碳”目标的实现。

传统的能源供应企业,也在“双碳”目标下寻求转型升级。中国石化曾宣布,“十四五”期间将规划布局5000座充换电站。

当前布局换电模式的企业主要分为两大类,第一类是蔚来、吉利、广汽等整车企业,他们会自行研发换电车型、运营换电站,仅为本系统的车型提供换电服务;第二类是以宁德时代为代表的动力电池厂商和以中国石化、协鑫能科、奥动新能源等第三方换电运营商,这些企业通常与知名汽车生产商、电池生产商等开展换电合作,能够满足多种品牌及多种车型的换电需求。

在整车企业布局模式上来看,蔚来可以算的是国内车企在换电业务方面做的比较优秀的,在蔚来举办的NIO Power Day 2022上,其发布了NIO Power高速换电网络建设新计划,预计2025年建成全面覆盖“9纵9横19大城市群”的高速换电网络。

并且蔚来计划在今年年底到明年年初,陆续推出峰值功率500kW、峰值电流650A的液冷超级快充桩和第三代换电站等全新加电设施。其中第三代换电站已进入到样站测试阶段,有望支持800V高压平台。

对于消费者来说,换电最明显的优势是节省补能时间。就拿蔚来汽车来说,全国已经有超过1000家换电站点,每天前来换电的用户络绎不绝。

一位车主表示,每次换电时间只需要不到5分钟时间,都是无人自动操作,十分便捷。据蔚来能源高级副总裁沈斐透露,目前已经为用户提供超1000万次换电服务。

而背靠吉利与力帆换电技术的全新换电出行品牌睿蓝汽车,定位“换电轻出行普及者”,睿蓝汽车的用户将能以更低的门槛拥有换电车型及换电体验,在这种差异化竞争中,睿蓝汽车发展空间变得更加广阔。

还有像宁德时代为代表的动力电池厂商也瞄准了换电行业,今年1月,宁德时代发布了换电服务品牌EVOGO及“巧克力”换电解决方案,并快速布局商用全场景领域的应用和高速换电网络,一系列操作下,换电模式的讨论度也达到了顶峰。

而在此之前,包括杭州伯坦科技、奥动新能源等第三方运营商,以及华为、南方电网、中国石化、中国电投、协鑫集团等企业都有对换电业务的布局。

虽然新能源汽车换电模式受到热捧,但是相比800V高压充电技术仍然面对很多难题。第一就是建设成本高,建设初期涉及用地、人力、换电设备等多个环节,预估一座换电站成本在300-500万元之间,一座小型换电站也需要几十万元的成本,前期投入较高。

第二个难题就是各车企换电标准不统一,车企之间目前还未能实现不同品牌车型换电服务,基本都处于本品牌车型换电状态,这样就会导致换电覆盖范围小,投入资金过高,短时间内无法实现盈利的窘境。

早在两会期间,吉利李书福就提出了《关于加大电动汽车换电体系建设的建议》,其中关于换电体系建设方面给出明确建议,主要是加快换电站建设、高低压箱变、土地及建设审批的相关规定,将其纳入国家市场管理规范体系内。

另外,他还提出要进一步完善换电车型相关政策法规,对换电车型公告法规进行优化,建立换电车型专属的公告认证体系,形成车电分离下的车与电池的分开认证。推进换电电池包的标准化制定,使换电电池包真正能够在不同车企、不同换电站、不同用户之间互通互换。

可以看出,目前新能源汽车换电模式依然存在较大提升空间。无论是重点建设换电站的整车企业,还是尝试布局换电的能源供应企业,都要面临推广换电亟需解决的问题。

超充与换电又一次交战随着新能源汽车相关技术的快速发展,超级快充技术正在成为新能源车企的新战场,自从小鹏汽车的S4超快充首桩上线后,“超充派”与“换电派”又一次引发了话题交战。

不少网友认为,如果快充5分钟就能实现200公里续航,那么电动车主就没必要再排队换电了,有关“快充好还是换电好”的相关话题也登上网络热搜。

对此,蔚来副总裁沈斐在自己社交账号反驳称,充电快当然好,但不能苟同这比换电好,换电仍然更有竞争力。

他给出三个理由:(1)超大功率对电池要求更高,这也许是为什么只有顶配G9才支持S4超充;(2)如单站400kW同时来四辆车,每辆车只有100千瓦,如果整站电力功率更大,整体效率又低,这让建设很纠结;(3)用户每次也纠结,是充几分钟就走,还是多充会儿。

而支持快充派的特斯拉方面高管曾表示,在2013年,特斯拉就尝试过换电,换电模式目前在一些特定领域,比如出租车或者公交车上是不错的补能模式,但是特斯拉一直坚信充电模式是大规模民用电动车最好的补能方式。

事实上,无论是快充还是换电,其最终的目的都是为了给用户带来更便捷的服务,以此来消除补能焦虑。

不过,两种补能方式仍然存在不少局限性。目前超级快充对电池要求较高,就比如小鹏的S4超充技术,只有顶配小鹏G9才能支持,而充电站的功率有限,如果车辆较多,势必会降低功率,增加充电时长,这也是需要解决的问题。

而在换电方面,虽然目前换电服务和体验方面得到认可,但是不同品牌车型不能互通也给企业的盈利带来较大挑战,随着旧电池数量的增加,成本压力也会更高。

此前,乘联会秘书长崔东树就曾表示,私家车可能不是推广换电的最佳起点。根据他的测算,一座换电站服务至少要服务340辆左右的车才达到盈亏平衡点,如果只是私家车用户使用,盈利时间方面会拉长。但是对于营运车辆来说,一座换电站则只需要服务40-60辆左右的车,就可以实现很好的盈利回报。

当然,他也指出,换电模式在部分场景有很好的优势,但私家市场短期难以有效发展,长期还要看超级充电技术的突破

在业内看来,家用充电桩、超级快充桩和换电站将会是未来电动汽车补能的三大方式,不同的企业会选择一条或多条路线并行模式。但不论是换电还是充电,都需要大规模布局,才能让纯电动汽车拥有像燃油车加油一样的快捷体验。

总结

随着新能源汽车市场渗透率的猛增,对电动车充电补能也提出了更高要求,除了继续完善基础设施外,高压快充和换电模式或已成为车企和行业的共识,高压快充解决了里程焦虑,换电模式更好地延长电池寿命,二者互为补充,未来很长一段时间会并行发展,对消费者而言也会带来更好的用车体验。

来源:格隆汇,主观谈车,美食家黄桃5n5,新浪汽车原创

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