新能源汽車的出現(xiàn)不僅減輕了環(huán)境壓力，還為人們的出行生活帶來了便利，但由于發(fā)展時間較短，技術(shù)不夠成熟，新能源汽車充電時間長、續(xù)航時間短、充電困難等問題還有待解決。國慶假期，“油車已到家，新能源汽車還在服務(wù)區(qū)排隊(duì)充電”的新聞也暴露出了新能源汽車充電速度慢的問題，新能源汽車的迅猛發(fā)展更是將解決此類問題的緊迫性推向高點(diǎn)，超級快充技術(shù)便在此時應(yīng)運(yùn)而生。
汽車超級快充方案：高電壓平臺+超級充電樁技術(shù)
“充電慢”是目前新能源汽車行業(yè)的核心痛點(diǎn)，汽車充電速度主要取決于充電功率，充電功率等于電壓和電流的乘積，因此，要想提高新能源汽車單位時間內(nèi)的充電功率，縮短充電時間，就必須提升輸入的電壓或電流。
廣汽埃安新能源汽車工程部經(jīng)理鄭長安告訴記者，超級快充現(xiàn)在還沒有相關(guān)的定義標(biāo)準(zhǔn)。“因?yàn)槌壙斐溥€是一個新事物，很多時候標(biāo)準(zhǔn)的制定都有一定的滯后性。其實(shí)針對充電樁，國家已經(jīng)有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，但超級快充現(xiàn)在仍是非標(biāo)。”他說道。據(jù)悉，目前區(qū)分慢充、快充和超級快充主要是憑借充電的功率以及時間來判斷。
“高電壓平臺+超級充電樁技術(shù)”是實(shí)現(xiàn)大功率快充的主要方案，近年來，海內(nèi)外車企紛紛開始落地布局，優(yōu)勢逐漸明顯。高電壓平臺能夠提高電池放電倍率，匹配驅(qū)動系統(tǒng)功率需求，以滿足新能源汽車超高的動力需求，提高其動力性能;其次，在功率不變的情況下，高電壓能夠降低電流，有效減少系統(tǒng)熱損耗，提升新能源汽車的續(xù)航里程。
深圳市永聯(lián)科技股份有限公司大項(xiàng)目經(jīng)理陳小平表示，超級快充的核心就是AC-DC充電轉(zhuǎn)換模塊，在保證安全可靠的前提下，將充電模塊的輸出電壓做到最大限度的高壓、大電流，充電速度也自然變快。
近年來，國內(nèi)公共充電樁新增投建數(shù)量保持較快增長。從電壓上看，國家電網(wǎng)招標(biāo)充電樁的充電模塊目前已可兼容 DC200V-750V，未來將主要開發(fā)750V 并提前研發(fā)950V的充電模塊。
發(fā)展仍存痛點(diǎn)
理論上來說，充電5分鐘以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)500公里以上的續(xù)航，就可以基本取代汽油車，充電3分鐘，續(xù)航1000公里以上就可以完全取代汽油車了，而要想實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)，汽車充電率需要達(dá)到12C以上，超級快充在解決新能源汽車痛點(diǎn)的同時，自身也還需面臨挑戰(zhàn)。
·電池安全
目前，超級快充被討論最多的就是電池安全問題，高倍率的充電使得電池釋放大量熱量，對其造成損耗，影響穩(wěn)定性，從而減少電池的充電循環(huán)次數(shù)，安全系數(shù)下降，縮短電池使用的壽命。所以，提高車輛熱管理系統(tǒng)的效率、優(yōu)化電池材料以及降低電池內(nèi)阻都是超級快充發(fā)展過程中需要面對的挑戰(zhàn)，要想發(fā)展超級快充，就需同步提供汽車電池的解決方案。
合肥國軒高科動力能源有限公司研發(fā)部總經(jīng)理宋金保提出，電池的安全問題應(yīng)主要從以下三個方面入手解決，一是選用安全的材料，比如盡量用磷酸鐵鋰電池，少用高能量密度的材料;其次，電池盡量做扁平薄，以達(dá)到更好的導(dǎo)熱效果;三是增加極耳的數(shù)量，便于散熱。
·電費(fèi)成本
電費(fèi)成本的高低是影響用戶是否會選擇超級快充的重要因素，充電費(fèi)用偏貴導(dǎo)致超級快充的使用率不高。有車主表示，家充一度電僅三毛多，一個月電費(fèi)在100元左右，但是使用超級快充，一次就需花費(fèi)近百元，并且還有停車費(fèi)需要支付，充電成本進(jìn)一步增加，所以一般情況下，車主不會選擇使用超級快充。
此外，建設(shè)超級充電樁也并非易事，基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計(jì)及鋪設(shè)成本居高不下，也給企業(yè)帶來難題，鄭州賽川電子科技有限公司副總經(jīng)理盛全德表示，只有將成本降下來，超級快充才能真正的市場化，在充電領(lǐng)域，誰能解決超級快充的問題，誰就可以擁有一席之地。
·標(biāo)準(zhǔn)問題
深圳市巴斯巴科技發(fā)展有限公司研發(fā)總監(jiān)徐平安指出，在新能源汽車市場存量越來越多的情況下，確定超級快充的具體標(biāo)準(zhǔn)已是迫在眉睫。
目前，國內(nèi)的主機(jī)廠都“各自為政”，自行投入生產(chǎn)研發(fā)，不管是超級充電樁還是車內(nèi)的連接系統(tǒng)，都已進(jìn)入投放調(diào)試階段，并且，主機(jī)廠都做出了相應(yīng)的規(guī)劃，幾乎每個廠商都要求明年在中國需建立200-300個超級充電站，但由于沒有具體的標(biāo)準(zhǔn)，所有的充電站都無法對外開放。
徐平安表示，巴斯巴科技去年推出了120多萬臺車，今年預(yù)計(jì)突破300萬臺，明年可能會達(dá)到500萬臺，整個新能源汽車的市場存量也將越來越多，如果標(biāo)準(zhǔn)不能及時推出，日后便很難再進(jìn)行調(diào)整，但是標(biāo)準(zhǔn)的制定尤為謹(jǐn)慎，需考慮可靠性、安全性和適用性等多方面因素，且我國目前沒有足夠的應(yīng)用案例和數(shù)據(jù)支撐，核心的技術(shù)與材料亦不夠成熟，因此，標(biāo)準(zhǔn)問題成為影響超級快充發(fā)展的又一重要因素。
多家車企落地布局
超級快充是新能源汽車發(fā)展的必然趨勢，特斯拉、小鵬汽車、廣汽埃安等多家車企落地布局超級快充。
·特斯拉
特斯拉的超級快充目前已經(jīng)發(fā)展到了第三代，其V3超級充電樁可支持高達(dá)250kW的峰值充電功率，部分車型在此條件下，充電15分鐘可補(bǔ)充250km續(xù)航電量。特斯拉CEO馬斯克在推特上透露，未來特斯拉將會對超級充電樁網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行再一次升級，將充電功率進(jìn)一步提升到300kW，這意味著Model 3僅需十幾分鐘即可充滿電。
目前，特斯拉在全球范圍內(nèi)擁有超過25000個超級充電樁，在我國建設(shè)的超級快充充電站已超過920座，擁有充電樁數(shù)量7100多個，覆蓋我國超過330個城市。
馬斯克在今年表示，特斯拉有計(jì)劃對其他電動汽車開放超級充電站網(wǎng)絡(luò)，電動汽車整體高速續(xù)航焦慮有望得到緩解。
·小鵬汽車
作為國內(nèi)電動汽車廠商中的中流砥柱，小鵬汽車超級充電樁增速迅猛，僅僅在今年9月這一個月里，小鵬汽車便上線了40座品牌超級充電站以及27座目的地站。數(shù)據(jù)顯示，小鵬汽車在全國范圍內(nèi)已累計(jì)上線了439座品牌超級充電站，覆蓋全國各地121個城市，數(shù)量緊追特斯拉。有消息稱，未來三個月，小鵬汽車還會在華北、東北、華東等多個區(qū)域上線數(shù)百座超級充電站。
近日，在1024“小鵬汽車科技日”上，小鵬汽車提出了“超充覆蓋+全面布局”的解決方案，設(shè)立了2021年覆蓋全國所有地級市，2022-2023年實(shí)現(xiàn)全國縣級市及全國高速補(bǔ)能體系的覆蓋，并且2023年內(nèi)完成超級補(bǔ)能體系的相應(yīng)部署。
其超級補(bǔ)能體系包括中國首個配置有碳化硅芯片的800V高壓的量產(chǎn)平臺、配套的480kW高壓超充樁以及自研的儲能充電技術(shù)。在800V高壓平臺下，充電峰值電流大于600A，而電驅(qū)最高效率將大于95%，即充電5分鐘便可實(shí)現(xiàn)200km的續(xù)航。
·廣汽埃安
今年8月底，廣汽埃安發(fā)布了“充電5分鐘、續(xù)航200km”的超倍速電池技術(shù)和A480超充樁，可謂是歷史性的突破。
廣汽埃安的超級快充電池電壓可達(dá)880V，最大充電功率為480kw，與其A480超級充電樁匹配后，可實(shí)現(xiàn)6C高速充電，電量從0%到80%只需8分鐘，30%到80%只需5分鐘，充電速度超過特斯拉V3超級充電樁，甚至不低于燃油車的加油速度。
8月30日，廣汽埃安首個超級充電樁在廣州東宏國際廣場落成。據(jù)悉，廣汽埃安將在全國范圍內(nèi)快速建設(shè)布局超級充電樁，并計(jì)劃在全國300個城市建設(shè)2000座超級充電站，于2025年實(shí)現(xiàn)全覆蓋。
除此之外，R汽車、比亞迪、蔚來等車企也進(jìn)行了超級快充的布局，在2021東風(fēng)汽車品牌秋季發(fā)布會上，嵐圖汽車公布了又一超級快充技術(shù)，最高支持800V高壓快充，可實(shí)現(xiàn)充電10分鐘，續(xù)航400公里的目標(biāo)。相比傳統(tǒng)的快充方案，此高壓快充方案更加穩(wěn)定、安全，據(jù)悉，此技術(shù)目前已進(jìn)入到整車測試階段，預(yù)計(jì)很快就能面世。
連接器如何謀求發(fā)展?
用于超級快充的連接器可分為高壓連接器和充電連接器兩大類，需要滿足高壓達(dá)到1000V，電流在短時間內(nèi)達(dá)到600A、長時間達(dá)到300A以上的基本要求，在超級快充中應(yīng)用的連接器數(shù)量龐大，而且具有其他特殊的要求。
不管是高壓連接器還是充電連接器，超級快充的性質(zhì)要求需增大它們的過流能力，與此同時，其發(fā)熱量也會大大增加，要想保證經(jīng)過長期以往的電流循環(huán)，連接器依然可以承受輸送同等的電流，其材料的選擇、端子的設(shè)計(jì)以及溫度傳感器的數(shù)量都需要符合特定的要求。
賽川電子副總經(jīng)理盛全德指出，超級快充需要解決連接器的功率與溫升問題，要想在保證安全的前提下提升充電速度，就需要在最大范圍內(nèi)把連接器的溫升降到最低，溫度傳感器能夠?qū)崟r監(jiān)控溫度，幫助企業(yè)在合理的范圍內(nèi)，將連接器的效率最高化。
巴斯巴科技研發(fā)總監(jiān)徐平安表示，以往的連接器不具備溫度傳感器，但超級快充面臨著發(fā)熱量過大導(dǎo)致連接器失效的問題，為了防止出現(xiàn)熱失效，連接器的操作端需要增加兩個溫度傳感器，進(jìn)行溫度測試。其次，連接器的端子也需要經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)，把對插的電阻降低。
“以前的連接器是以壓接為主，壓接已經(jīng)是非常成熟的一個工藝，但是隨著連接器要求的增加，我們選擇了采用超聲波焊接工藝，在這方面，我們巴斯巴科技很早就進(jìn)行了布局，我們擁有的超聲波焊接機(jī)最大焊接平方數(shù)可達(dá)到180平米。”徐平安說道。
據(jù)悉，在連接器的設(shè)計(jì)方面，巴斯巴科技已將連接器與傳感器一體化，并將連接器以及端子連接的塑膠材料的耐溫等級提升到了140度以上，從而提高了整個產(chǎn)品的耐溫等級。
此外，因?yàn)樾履茉雌嚿想娏髟龃螅B接器、線纜的數(shù)量增加，所占體積也會隨之增大，該如何在控制體積的同時保證其過流能力，甚至是發(fā)熱的可控性，是連接器所面臨的挑戰(zhàn)。
總結(jié)
記者在采訪過程中了解到，新能源汽車在未來還是會以慢充為主，超級快充與換電為輔的形式發(fā)展，但不管是針對充電設(shè)施，還是新能源汽車中的高壓連接器與充電連接器，超級快充都會在每個主機(jī)廠未來推出的全新車輛中進(jìn)行匹配應(yīng)用，因此，超級快充在未來將繼續(xù)賦能新能源汽車駛?cè)?ldquo;快車道”。
