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超级快充,新能源汽车理想的补能“加油站”
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超级快充,新能源汽车理想的补能“加油站”

2022-07-11 17:19:00 来源: 点击:2766

【哔哥哔特导读】随着新能源汽车普及,超级快充将成为未来公共领域的“加油站”,市场前景广阔。

超级快充,新能源汽车理想的补能“加油站”

前言

目前,中国新能源汽车销量占据全球新能源汽车市场的50%份额。新能源汽车已经实现对燃油车市场的替代效应,并拉动汽车加速向新能源化转型步伐,行业整体呈现出快速发展的态势。据《新能源汽车产业发展规划》预计,2025年新能源汽车市场占比将达到20%,渗透率持续提升。

然而众所周知,“充电慢”是新能源汽车行业的核心痛点之一,现今高压平台整车和超级快充充电桩是实现大功率快充的主要方案。近年来,海内外车企和科技巨头纷纷发布高电压平台量产车型和解决方案,行业趋势逐步确立。

超级快充,新能源汽车理想的补能“加油站”

缓解“充电焦虑”,超级快充成风口

汽车充电领域,未来可能就两种补能的形式:一种是小区或者家庭目的地的小功率直流慢充;另一种是公共领域的超级快充,与当前的加油站相似。而超级快充是未来电动汽车公共领域补能的主要形态。据了解,由于基数比较少,超级快充充电桩建设每年可能有500%的增长速度。

整体而言,新能源汽车快充的核心在于提供整车充电功率,目前提高充电效率主要有两种技术路线:提高充电电流和提升充电电压。

对于超级快充,最好的办法是采用800V高压平台。这也是当前新能源汽车市场所推崇的,具有明显的突出优势。它不仅能显著提升充电效率,还有助于提升汽车动力性能和续航里程,可达到充电5min,续航200-300km的效果。据悉,未来比亚迪、广汽、小鹏、岚图、理想等汽车都有望推出800V高压架构车型。随着高压平台车型的陆续推出,“充电焦虑”有望得到显著缓解,新能源汽车渗透率也有望加速提升。2022年有望迎来超级快充元年。

新能源汽车能否像传统车加油一样实现快速补能,成为消费者新的需求痛点。因此,超级快充技术的进步、补能效率的提升直指问题核心,亦是新能源汽车产业链的下一个风口。

士兰微PIM模块产品线市场经理罗凯也认为,超级快充可以承担“加油站”角色,主要会设立在各个商场、高速服务区等公共场所,属于基础建设范畴。后续大部分加油站均会设立超级快充站点,所以市场空间巨大。

功率器件迎新机 国产之路仍需努力

随着高压系统架构变革,电压平台从400V提升至800V,新能源汽车对零部件的性能要求明显提升,需要选择耐压值更高、使用寿命更长的元器件。而功率器件有望迎来新机遇。

罗凯表示,对于高压平台的应用,功率器件也会出现高压化,之前主要使用的600V耐压产品,现在逐步会扩展到1200V。功率器件可能会从IGBT逐步演变到SiC。业内人士认为,SiC MOSFET是800V高压平台功率器件的较佳选择,目前已发布或即将发布的800V高压系统方案大部分都选择SiC MOSFET。

众所周知,SiC功率器件具有其耐高温、低损耗以及开关频率高等性能优势。相比于400V电机,800V电机的轴承防腐蚀和绝缘性能需要提升,此外800V电控采用SiC功率器件,提高耐压等级的同时降低器件损耗,提升续航里程。车载电源层面,DC-DC和OBC也需应用SiC功率器件提高耐压等级和降低器件损耗。

AOS MOSFET应用市场经理何黎表示,大部分的800V高压平台对应的应用,无论是充电桩、车载OBC还是电驱和BMS,都需要用到更多的1200V碳化硅功率器件,这对于很早就布局第三代半导体的功率器件厂商是个很大的机遇。同时全球碳化硅晶圆产能目前小于市场需求的现状对各大厂商来说也是很大的挑战。

杭州中恒电气股份有限公司汽车充电桩技术支持总监冯斌说:“搭载800V高压平台肯定是新能源汽车发展的趋势之一,未来的充电桩至少要兼容400V和800V电压。原来的功率器件肯定是达不到性能要求的,车身需要更大的电流支持。目前新推出的核心模块也都已经达到1000V,本身也是当前的主流趋势。只不过系统可能是这两年才面世。”

据预计,2025年国内新能源汽车SiC功率器件的市场规模有望达到60亿元,空间巨大。但针对目前功率器件国产化的情况,冯斌表示:“功率器件国产化情况还是比较堪忧。相对来说,国外功率器件大厂的产品质量、性能明显会更好一些。目前大环境下,功率器件国产化肯定也是一个趋势,但是还有一段路要走。”

比亚迪股份有限公司汽车工程院工程师雷野也表示,目前来说,相对于国外大厂,国内功率器件产品具有一定的质量,但是很难得到保证,希望行业共同努力。他还说:“如果市面上的功率器件性能达不到要求,市场不会去等待,总会有解决方案的。如果在超级快充市场发展势头中,有性能匹配的功率器件或解决方案推出,那么不会影响后期的研发,达到相应的配合。因为不可能全产业链的匹配和研发都受制于功率器件。”

何黎对此也预测,国产第三代半导体厂商也在积极布局,随着未来产业链的完善和良率的进一步提升,与国外半导体厂商相比,在整个新能源汽车相关的市场会形成强大的竞争力。

超级快充的高功率应用,面临哪些问题?

作为市场新兴的需求点,高功率的超级快充充电桩建设也正逐步落地,新的商业模式也正进一步摸索。但目前而言,超级快充市场还处于建设完善阶段,行业标准尚未统一,需要行业间的共同努力。

超级快充,新能源汽车理想的补能“加油站”

雷野表示:“超级快充肯定是新能源汽车市场的发展需求,但是怎么去实现却没有一个很好的途径。虽然目前少数超级快充充电桩已经建成落地,但是对于我们来讲,应用上可能还差一些。”

实际上,散热和噪音是超级快充产品化中最让人头痛的两个方面。随着近几年装载的充电桩数量增多,居民楼附近的噪音和散热问题越来越突出。冯斌提出:“目前市场存在对超级快充的需求,那么原有的产品肯定会有较大的变化。当前,大功率电源的散热、噪音等都是需要我们考虑的问题。大电流能不能持续充电?怎么平衡好散热和体积的矛盾?如何解决噪音的问题?我觉得这些是目前产品需要特别留意和提升的地方。”

冯斌还表示:“在产品设计和系统验证上,还有很多工作要继续做下去,不断优化重点产品。超级快充的高功率应用,不是能够简单的实现电流输出,大功率的输出就会完善,而是需要综合考量。”

针对以上提到的噪音问题和散热问题,巨湾技研科技有限公司充电事业部总经理彭文科认为,随着充电桩产品技术的进步和升级,这些问题都会解决。他说道:“对于小功率充电站,一般噪音问题不大,而大功率充电站一般采用的水冷噪音较小的产品也开始推广,所以我觉得也不是问题。目前散热主要就是几个方向,第一是提高效率,降低散热量。第二是通过液冷的方式,降低散热噪音,效率也会高很多,但成本会有所增加。”

随着超级快充的快速普及,彭文科提到,对于充电桩运营端来讲,会有几个明显变化。第一是充电站数量减少,可能与加油站的数量比较雷同。第二是运营商的收益会变更高。

我们相信,随着高功率桩的散热要求和运营完善,预计未来会有更多主机厂将自主布局超级快充充电桩。高功率超级快充也有望引领充电桩行业变革。

超级快充市场的发展趋势

为了解决新能源汽车用户的续航里程和充电焦虑,高电压是整车实现超级快充的必经之路。800V高压平台是各大车企的共识,且市场上已陆续发布800V高压平台的车型,与之对应的超级快充充电桩设备以及充电网络建设也在逐渐铺开。

冯斌认为:“超级快充能够大大地提高用户体验,后续肯定是一个发展方向。未来超级快充一般用在公共场所的充电站,类似于当前加油站的定位。一辆新能源汽车在‘超级快充加油站’花费几分钟就能实现快速补电。而现有的不高不低的中等功率可能会逐步被淘汰。”

据何黎介绍,AOS从2016年推出第一款1200V碳化硅MOSFET,到目前为止已经完成产品迭代并且推出完整的覆盖主要Rdson规格及封装的SiC MOSFET产品线,包含车规以及工规的产品,能够满足客户各个功率段以及不同应用场景的需求,并且已经成熟应用于相关车厂和主要的OBC厂商;未来在进一步迭代晶圆性能的同时也在专注于研发体积更小、更薄,有助于提高客户功率密度且有更好的散热表现的封装。

罗凯表示,随着超级快充的发展推进,高压器件或将重新定义,新能源汽车也逐渐向高压化发展。士兰微未来将积极进行高压IGBT和SiC的产品布局,助力超级快充市场的快速发展。

“我觉得超级快充将来跟加油站一样,目前也因为超级快充还处于起步阶段,所以发展空间还是很大的。同时随着新能源汽车的普及和保有量的提升,作为未来公共领域的‘加油站’,超级快充市场前景还是比较广阔的。”彭文科说。

作为行业生态建设的一股力量,巨湾技研积极推动超级快充充电桩的落地。据透露,巨湾技研今年推动行业生态建设目标是1000座,到2025年的目标是20000座。目前自身已经有80多座正在建设,推动行业建设中的超级快充充电桩已近300座。

由此可见,超级快充市场已被行业人士所看好,整车车企、功率器件厂家等具有相应的产品和方案与市场需求相匹配。据预计,到2025年支持高电压大功率的超级快充充电桩设备渗透率将超过90%。后续将会有更多的相关企业陆续参与入局。

结语

超级快充目前处于爆发发展的前期阶段,作为新能源汽车解决“充电慢”问题的新消费点,与之相对应的800V高压市场竞争格局逐渐形成。未来,超级快充将往高效率、高集成、高可靠性方向快速发展。随着技术的突破和多应用场景的落地,超级快充充电桩将极大地满足新能源汽车消费者的充电体验,成为理想的补能“加油站”。 相信国产高压功率器件与国外大厂的产品差距也会进一步缩小。充电桩行业也会发生明显变革。

 

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