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超级快充赋能新能源汽车驶入“快车道”
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超级快充赋能新能源汽车驶入“快车道”

2021-11-08 10:02:52 来源:连接器世界网 作者:橙子 点击:1490

【哔哥哔特导读】自“双碳”政策提出以来,我国新能源领域得到快速发展。今年9月,新能源汽车的市场渗透率达17.3%,继续维持历史高位。随着新能源汽车的发展,超级快充技术出现并不断发展进步,但这其中也仍存痛点,连接器作为超级快充中的必需零部件,又该如何在其中谋求发展?

近日,中国汽车工业协会公布数据,今年1月至9月,我国新能源汽车产销量分别达到216.6万辆和215.7万辆,同比增长1.8倍和1.9倍。其中,9月份新能源汽车产销环比和同比双增长,产销量再创历史新高,我国新能源汽车市场渗透率继续维持历史高位,达17.3%,新能源乘用车市场渗透率达19.5%,新能源汽车开始真正驶入“快车道”。

新能源汽车的出现不仅减轻了环境压力,还为人们的出行生活带来了便利,但由于发展时间较短,技术不够成熟,新能源汽车充电时间长、续航时间短、充电困难等问题还有待解决。国庆假期,“油车已到家,新能源汽车还在服务区排队充电”的新闻也暴露出了新能源汽车充电速度慢的问题,新能源汽车的迅猛发展更是将解决此类问题的紧迫性推向高点,超级快充技术便在此时应运而生。

超级快充赋能新能源汽车驶入“快车道”

汽车超级快充方案:高电压平台+超级充电桩技术

“充电慢”是目前新能源汽车行业的核心痛点,汽车充电速度主要取决于充电功率,充电功率等于电压和电流的乘积,因此,要想提高新能源汽车单位时间内的充电功率,缩短充电时间,就必须提升输入的电压或电流。

广汽埃安新能源汽车工程部经理郑长安告诉记者,超级快充现在还没有相关的定义标准。“因为超级快充还是一个新事物,很多时候标准的制定都有一定的滞后性。其实针对充电桩,国家已经有相关的标准,但超级快充现在仍是非标。”他说道。据悉,目前区分慢充、快充和超级快充主要是凭借充电的功率以及时间来判断。

“高电压平台+超级充电桩技术”是实现大功率快充的主要方案,近年来,海内外车企纷纷开始落地布局,优势逐渐明显。高电压平台能够提高电池放电倍率,匹配驱动系统功率需求,以满足新能源汽车超高的动力需求,提高其动力性能;其次,在功率不变的情况下,高电压能够降低电流,有效减少系统热损耗,提升新能源汽车的续航里程。

深圳市永联科技股份有限公司大项目经理陈小平表示,超级快充的核心就是AC-DC充电转换模块,在保证安全可靠的前提下,将充电模块的输出电压做到最大限度的高压、大电流,充电速度也自然变快。

近年来,国内公共充电桩新增投建数量保持较快增长。从电压上看,国家电网招标充电桩的充电模块目前已可兼容 DC200V-750V,未来将主要开发750V 并提前研发950V的充电模块。

超级快充赋能新能源汽车驶入“快车道”

发展仍存痛点

理论上来说,充电5分钟以内,实现500公里以上的续航,就可以基本取代汽油车,充电3分钟,续航1000公里以上就可以完全取代汽油车了,而要想实现此目标,汽车充电率需要达到12C以上,超级快充在解决新能源汽车痛点的同时,自身也还需面临挑战。

·电池安全

目前,超级快充被讨论最多的就是电池安全问题,高倍率的充电使得电池释放大量热量,对其造成损耗,影响稳定性,从而减少电池的充电循环次数,安全系数下降,缩短电池使用的寿命。所以,提高车辆热管理系统的效率、优化电池材料以及降低电池内阻都是超级快充发展过程中需要面对的挑战,要想发展超级快充,就需同步提供汽车电池的解决方案。

合肥国轩高科动力能源有限公司研发部总经理宋金保提出,电池的安全问题应主要从以下三个方面入手解决,一是选用安全的材料,比如尽量用磷酸铁锂电池,少用高能量密度的材料;其次,电池尽量做扁平薄,以达到更好的导热效果;三是增加极耳的数量,便于散热。

·电费成本

电费成本的高低是影响用户是否会选择超级快充的重要因素,充电费用偏贵导致超级快充的使用率不高。有车主表示,家充一度电仅三毛多,一个月电费在100元左右,但是使用超级快充,一次就需花费近百元,并且还有停车费需要支付,充电成本进一步增加,所以一般情况下,车主不会选择使用超级快充。

此外,建设超级充电桩也并非易事,基础设施的设计及铺设成本居高不下,也给企业带来难题,郑州赛川电子科技有限公司副总经理盛全德表示,只有将成本降下来,超级快充才能真正的市场化,在充电领域,谁能解决超级快充的问题,谁就可以拥有一席之地。

·标准问题

深圳市巴斯巴科技发展有限公司研发总监徐平安指出,在新能源汽车市场存量越来越多的情况下,确定超级快充的具体标准已是迫在眉睫。

目前,国内的主机厂都“各自为政”,自行投入生产研发,不管是超级充电桩还是车内的连接系统,都已进入投放调试阶段,并且,主机厂都做出了相应的规划,几乎每个厂商都要求明年在中国需建立200-300个超级充电站,但由于没有具体的标准,所有的充电站都无法对外开放。

徐平安表示,巴斯巴科技去年推出了120多万台车,今年预计突破300万台,明年可能会达到500万台,整个新能源汽车的市场存量也将越来越多,如果标准不能及时推出,日后便很难再进行调整,但是标准的制定尤为谨慎,需考虑可靠性、安全性和适用性等多方面因素,且我国目前没有足够的应用案例和数据支撑,核心的技术与材料亦不够成熟,因此,标准问题成为影响超级快充发展的又一重要因素。

多家车企落地布局

超级快充是新能源汽车发展的必然趋势,特斯拉、小鹏汽车、广汽埃安等多家车企落地布局超级快充。

·特斯拉

特斯拉的超级快充目前已经发展到了第三代,其V3超级充电桩可支持高达250kW的峰值充电功率,部分车型在此条件下,充电15分钟可补充250km续航电量。特斯拉CEO马斯克在推特上透露,未来特斯拉将会对超级充电桩网络进行再一次升级,将充电功率进一步提升到300kW,这意味着Model 3仅需十几分钟即可充满电。

目前,特斯拉在全球范围内拥有超过25000个超级充电桩,在我国建设的超级快充充电站已超过920座,拥有充电桩数量7100多个,覆盖我国超过330个城市。

马斯克在今年表示,特斯拉有计划对其他电动汽车开放超级充电站网络,电动汽车整体高速续航焦虑有望得到缓解。

·小鹏汽车

作为国内电动汽车厂商中的中流砥柱,小鹏汽车超级充电桩增速迅猛,仅仅在今年9月这一个月里,小鹏汽车便上线了40座品牌超级充电站以及27座目的地站。数据显示,小鹏汽车在全国范围内已累计上线了439座品牌超级充电站,覆盖全国各地121个城市,数量紧追特斯拉。有消息称,未来三个月,小鹏汽车还会在华北、东北、华东等多个区域上线数百座超级充电站。

近日,在1024“小鹏汽车科技日”上,小鹏汽车提出了“超充覆盖+全面布局”的解决方案,设立了2021年覆盖全国所有地级市,2022-2023年实现全国县级市及全国高速补能体系的覆盖,并且2023年内完成超级补能体系的相应部署。

其超级补能体系包括中国首个配置有碳化硅芯片的800V高压的量产平台、配套的480kW高压超充桩以及自研的储能充电技术。在800V高压平台下,充电峰值电流大于600A,而电驱最高效率将大于95%,即充电5分钟便可实现200km的续航。

·广汽埃安

今年8月底,广汽埃安发布了“充电5分钟、续航200km”的超倍速电池技术和A480超充桩,可谓是历史性的突破。

广汽埃安的超级快充电池电压可达880V,最大充电功率为480kw,与其A480超级充电桩匹配后,可实现6C高速充电,电量从0%到80%只需8分钟,30%到80%只需5分钟,充电速度超过特斯拉V3超级充电桩,甚至不低于燃油车的加油速度。

8月30日,广汽埃安首个超级充电桩在广州东宏国际广场落成。据悉,广汽埃安将在全国范围内快速建设布局超级充电桩,并计划在全国300个城市建设2000座超级充电站,于2025年实现全覆盖。

除此之外,R汽车、比亚迪、蔚来等车企也进行了超级快充的布局,在2021东风汽车品牌秋季发布会上,岚图汽车公布了又一超级快充技术,最高支持800V高压快充,可实现充电10分钟,续航400公里的目标。相比传统的快充方案,此高压快充方案更加稳定、安全,据悉,此技术目前已进入到整车测试阶段,预计很快就能面世。

连接器如何谋求发展?

用于超级快充的连接器可分为高压连接器和充电连接器两大类,需要满足高压达到1000V,电流在短时间内达到600A、长时间达到300A以上的基本要求,在超级快充中应用的连接器数量庞大,而且具有其他特殊的要求。

不管是高压连接器还是充电连接器,超级快充的性质要求需增大它们的过流能力,与此同时,其发热量也会大大增加,要想保证经过长期以往的电流循环,连接器依然可以承受输送同等的电流,其材料的选择、端子的设计以及温度传感器的数量都需要符合特定的要求。

赛川电子副总经理盛全德指出,超级快充需要解决连接器的功率与温升问题,要想在保证安全的前提下提升充电速度,就需要在最大范围内把连接器的温升降到最低,温度传感器能够实时监控温度,帮助企业在合理的范围内,将连接器的效率最高化。

巴斯巴科技研发总监徐平安表示,以往的连接器不具备温度传感器,但超级快充面临着发热量过大导致连接器失效的问题,为了防止出现热失效,连接器的操作端需要增加两个温度传感器,进行温度测试。其次,连接器的端子也需要经过特殊设计,把对插的电阻降低。

“以前的连接器是以压接为主,压接已经是非常成熟的一个工艺,但是随着连接器要求的增加,我们选择了采用超声波焊接工艺,在这方面,我们巴斯巴科技很早就进行了布局,我们拥有的超声波焊接机最大焊接平方数可达到180平米。”徐平安说道。

据悉,在连接器的设计方面,巴斯巴科技已将连接器与传感器一体化,并将连接器以及端子连接的塑胶材料的耐温等级提升到了140度以上,从而提高了整个产品的耐温等级。

此外,因为新能源汽车上电流增大,连接器、线缆的数量增加,所占体积也会随之增大,该如何在控制体积的同时保证其过流能力,甚至是发热的可控性,是连接器所面临的挑战。

总结

记者在采访过程中了解到,新能源汽车在未来还是会以慢充为主,超级快充与换电为辅的形式发展,但不管是针对充电设施,还是新能源汽车中的高压连接器与充电连接器,超级快充都会在每个主机厂未来推出的全新车辆中进行匹配应用,因此,超级快充在未来将继续赋能新能源汽车驶入“快车道”。

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超级快充 新能源汽车 连接器

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