800V平臺汽車即將扎堆來臨,充電樁需要做哪些改變?


自從2019年保時捷首先在Taycan上推出800V高壓電氣架構,搭載了800V直流快充系統,并支持350kW大功率快充后,將800V高壓平臺引入了汽車。不少在400V平臺做得不太好的主機廠商,及想在新能源汽車領域繼續保持技術領先的主機廠商和Tier 1廠商都加入了800V高壓平臺的大軍。


比如現代和起亞都已經發布了基于800V高壓平臺的車型,比亞迪、長城、廣汽、小鵬、蔚來、極氪等國內主機廠商在2021年相繼發布了800V高壓平臺推出計劃。而且今年比亞迪2022版海豚成為了其800V架構e-platform3.0的首款量產車型,小鵬基于800V高壓SiC平臺打造的G9即將量產。預計今年和明年將會有更多基于800V高壓平臺的量產車型推出。一時看起來800V高壓平臺將成為未來幾年主機廠商們強力打造的平臺。

800V高壓平臺帶來的一大好處就是可以實現更高功率的快充,就如消費者熟知的手機快充一樣,能在短時間內將電池充滿,這樣就能在一定程度上緩解駕駛員的里程焦慮了。當然,這需要充電樁與之配合才能實現,那么,升級到800V高壓平臺后,充電樁會有哪些改變呢?

充電樁的成本及800V充電樁的內部升級

一般來說,快充直流充電樁有3個最為核心的零部件,即充電模塊(交流轉直流)、充電槍和線纜,以及主控板。

現在的直流充電樁的功率范圍很廣,從20kW到350kW的都有。一般來說,充電樁的功率越大,充滿一輛車所需的時間就越短。比如,一個20kW的充電樁讓一輛汽車充滿電的所需的時間是120分鐘的話,50kW的充電樁需要48分鐘;而如果使用350kW的充電樁,只需要7分鐘。

目前市面上比較主流的充電模塊是15kW、20kW和30kW,當然也有一些功率密度比較高的60kW,甚至100kW的模塊。以120kW快充直流充電樁為例,主流的做法是使用4個30kW的模塊進行組合,一般質量好一點充電模塊,單個模塊的價格在2000元左右;充電槍線如果是5m長的話,價格在5000元左右;主控板的成本在1500元左右;再加上觸摸屏、GPS互聯網模塊、殼體、內部線束,以及繼電器等。一個充電樁的成本大概在300元/kW。

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圖:小鵬與基于800V高壓平臺車型G9匹配的超級快充充電樁(拍攝:程文智)

那么充電樁升級到800V以后,充電樁會有哪些改變呢?有充電樁業內人士表示,這需要分兩個層面來看,一是,如果僅僅是電壓升級到了800V,那么現有的充電樁結構和技術是可以滿足需求的,不需要做任何改動,因為整個充電模塊電壓平臺根據車型的發展,從200V、500V、到750V,現在最寬可以做到250V~1000V全兼容電壓平臺,也就是說僅僅提高電壓,充電樁的內部結構不會有升級。

二是大功率大電流,或者電壓升級到1000V以上,那整個充電樁的架構將會發生改變。目前主流充電樁是一體機,而高壓大功率平臺要做分體機,一個設備前面帶出幾個終端,所有充電模塊集中放在設備里面。整套系統下,還需要更換能夠承受高電壓高電流的繼電器線束,云端群管群控技術也要升級。

從傳統充電樁升級到800、1000V以及500kW以上大功率充電樁,是兩套技術路線,整個變化非常大。
采用分體機原因有以下幾點:
1)模塊太多,沒有辦法都放在一體機;
2)分體機解決散熱、線束分布、整體成本管控問題;
3)大功率充電核心技術在于液冷散熱。傳統風冷無法達到大功率設備散熱要求(要達到要求體積更大),需要液冷充電模塊散熱,主機+槍線都要液冷。液冷管路排布和材料有高技術壁壘。

800V汽車充電樁有量產了嗎?

從設備生產廠商的角度來看,有不少廠家在做大功率充電技術的儲備,但基本沒有量產。在5月份深圳舉辦的粵港澳國際車展上,小鵬展示的與其800V高壓平臺車型G9配套的超級充電樁目前也還沒有部署。

有業內人士認為,設備生產廠商短期內不會大批量生產或者投放真正意義上的大功率設備。有些主機廠商,比如保時捷有推出大功率充電的車,其充電樁是定制的,也就是說他們先招設備廠商下單,設備廠商接到訂單后,單獨開發或做技術儲備來配合主機廠開發制造專用的充電設備。

目前國內的大部分充電樁設備廠商還停留在組裝廠階段,也就是說他們沒有充電模塊和槍線技術,主要是采購組裝模式。因此,國內充電樁企業眾多,競爭也相當激烈。不過近幾年這個情況已經有些改變,有部分廠商開始走自己的技術路線了,比如往大功率、無感充電方面發展。

當然,這些都是需要研發投入的,目前國內大部分設備廠商不具備大量研發投入的實力,因此真正掌握大功率充電技術的國內玩家不多。

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圖:蔚來的充電樁

據電子發燒友網了解,目前充電模塊廠家主要有艾默生、臺灣臺達、華為、中興、英飛源、動力源、優優綠能等幾家;充電槍廠商有菲尼克斯;槍線廠商方面,液冷槍線國內廠商的產品目前還不成熟;設備運營商主要有特銳德(特來電母公司)、中恒電氣(市占率高)、國電南瑞(國網系統)、星星充電。

大功率充電樁遇到的挑戰及解決辦法

大功率充電樁看起來很美好,但預計近3年不會普及,可能會在5~8年后會有可能。因為雖然大電網能夠承受大功率的汽車充電,但充電場一般都是建立在商場或者停車場,電力很難得到滿足。目前的解決辦法有三個:

一是同步系數,多臺充電樁同時滿功率供電的概率不大,就可以從配電的角度看,不一定要所有的充電樁都滿功率配電,統一分配;

二是大功率軟件控制。車輛充電不是平直的,而是先升壓、后平穩、往后越慢,梯形曲線。軟件能夠控制充電場中充電樁的功率分配,比如有些車剛開始充或快充滿,就降功率,電力轉移到需要滿功率供電的車,做調配。如果不做調配,任何一個場地電量不可能滿足大功率快充;

三是增加投資做增容,比如增加儲能。但對投資成本、土地面積、電網負載要求更高。北上廣等大型城市(土地資源、電力資源壓力大)不具備滿功率運營的電力條件。

結語

從各大主機廠商和Tier 1廠商的產品規劃來看,未來800V高壓平臺會成為新能源汽車的主流平臺,畢竟他們都想要汽車有更多的亮點來吸引消費者,與之配套的充電樁廠商也在積極做技術儲備,但國內廠商在這塊目前技術儲備還略顯不足,還需要繼續投入。



2022-06-23 11:32:26


800V平臺汽車即將扎堆來臨,充電樁需要做哪些改變?

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