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双枪快充与800V超充孰“美”?
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双枪快充与800V超充孰“美”?

2023-08-02 10:52:00 来源:电子变压器与电感网 作者:何紫微 点击:12063

【哔哥哔特导读】双枪快充与800V超充哪个成本更高?800V超充的推广遇到什么困难?哪种充电方式更具有可行性?本期【对话】与多位业内人士探讨该话题,共话快充趋势。

编者按:

充电速度成为掣肘新能源汽车发展的难题,新能源车企共同面临着既要提高充电速度,又要提高汽车安全性能的大考。双枪快充、800V超充、大电流式快充……这是各家车企交出的不同答卷。腾势作为首家推出乘用车双枪快充的车企,最近推出了双枪快充车型,市面上评论好坏参半。

为此,《电子变压器与电感网》推出有关双枪快充的专题报道。通过与业内专家教授、新能源车厂商、充电桩厂商、电源模块厂商、磁元件厂商与电感变压器厂商的对话,以开放性角度收纳了业内人士不同的声音。

在《1+1≥2,双枪快充真的可行吗?》的报道中(链接:https://mp.weixin.qq.com/s/xBI7Lo96v85V8Km14RZ4Ag),已深入探讨了双枪快充的可行性、对充电桩、充电模块、磁元件的影响,以及探讨了手机快充与充电桩演化路径是否一致的话题。

本期【对话】则会围绕双枪快充与800V超充成本对比、800V超充发展面临的难题以及双枪快充的前景趋势做深入剖析,共话快充趋势。

对话嘉宾

56751 辆,这是腾势D9今年1-6月交出的成绩。

腾势作为首个推出双枪充电的乘用车汽车品牌,2022年推出中高端MPV车型——D9,连续半年稳坐30万以上豪华MPV全品类销量冠军。

在亮眼的成绩面前,腾势趁势而上。今年的7月3日晚间,腾势正式推出N7,盲订7天,交出了订单破万的亮眼成绩。腾势官方称N7的最大充电功率为230kW,可实现充电15分钟补能350km、充电4分钟补能100km,且“比800V超充体验更好”。

腾势特意强调双枪充电比800V超充体验更好,此举颇有些耐人寻味。因为自D9发布以来,双枪快充模式受到的争议不断,无论是普通网友、车主,还是行业领域KOL、专业人士都对此褒贬不一。

800V超充作为大电压式快充,常常被拎出来与双枪快充做对比。

“未来发展趋势还是往800V超充走,它比双枪快充更科学,双枪只能是妥协方案,绝对不是最终方案,最终是要被淘汰的。”通合电子新能源汽车产品经理张宇恒对《电子变压器与电感网》如此总结道。

01 双枪快充与800V超充哪个成本更高?

成本是影响产业发展的重要因素,双枪快充和800V超充两者的成本孰高孰低,在市面上似乎还没有明确和清晰的定论。记者通过采访几位业内人士,他们都有着不同的观点和看法。

铭普光磁 总工程师 杨建民:800V超充的成本更高,毕竟功率差很多。800V超充现在也是几个厂在推,但我觉得还是都得再观察一阵。双枪快充以前在商用车上已经用了,那个比较成熟。双枪每个枪的成本还是比较低的,还是得看技术的发展,刚推出来的东西成本贵,等成熟了成本会降下来。

通合电子 张宇恒:肯定是双枪快充成本更高。800V超充目前成本虽然高,是因为还没有普及,如果有规模化优势,成本是会降的,但是双枪快充是一个双倍方案,无论怎么规模化也是双倍的。

双枪首先枪头接口要用两套,第二高压线接口预留的都是双倍的,预计增加成本一万元以上。现在一般乘用车如果是单电池的话,一般都是用一套BMS。如果使用双枪快充,需要优化BMS,就会对电子元件提出了更高的要求,这样等于说要同时把电池分成两个部分进行充电,并同时以120kW进行充电,以实现更快的充电速度。

800V超充成本目前主要体现在电子元器件这块,比如对元器件耐高压提出更高要求。如果说这些东西成熟了,规模化应用后成本自然就会下降了。800V超充成本高是因为没有大规模量产导致的,就跟动力电池一样,以前贵,现在越来越便宜,就是因为它大批量生产了。但是双充电口的设计方式,等于是一个加法,400V成本已经降到底了,再降成本也是需要乘以2。

新能源车

比亚迪 研究经理:800V超充所有的电子元器件成本都会增加很多,而双枪成本比800V超充的成本更高,其中主要是充电柜成本高,光一条充电线就要贵很多。在功率、充电时间一样的情况下,对电池端或者对车端来说两种充电方式都是一样的,只是对充电柜来说用的是单枪还是双枪的问题。

首先单个充电模组提高,比如一个20kW的模组,是做一个更大的还是把两个电池包在充电柜里先并起来,然后再往外输出,这样集中在一起后,对充电柜的散热也增加了。说到底是两个枪头成本增加还是单个成本增加现在还不太清楚,我觉得两个成本上差异并不是很大。现在大的工程车一个柜子两把枪或者多把枪的充电柜已经很多了,所以这些根本不是什么推广的问题。

此外,如果大规模推广800V超充社会成本会增加很多,因为目前适合800V超充的充电桩很少,所有充电桩都要换一遍,而双枪快充方案则没有这方面的问题。

比亚迪 销售经理:单枪成本差不多1万块左右,双枪快充价格应该不止翻倍了。双枪并不是多了一个枪就多了一个枪的成本,还有另外的一些成本。因为双枪快充之后还有转换的接口、接头之类的,可能会多一些器件类的东西,比如IGBT,这个成本也在里面。

综合来看,双枪快充成本主要体现在它是一个双倍方案,里面的电子元器件的成本都翻倍,充电柜成本也会增加。而800V超充则由于是大功率超充,会造成电子元器件的成本和整个社会成本都会增加很多,这也给800V超充的推广普及带来了重重困难。

02 压在800V超充面前的大山有哪些?

根据物理公式,P=UI,即提高功率(P)或者说提高充电速度可以从提高电压(U)和电流(I)两个方面入手。

在保持电流不变的情况下,通过提高电压来提升充电总功率,达到提高充电速度的目的,这是一种方式。目前如比亚迪汉、保时捷Taycan等“高压平台车型”都是基于这个原理。以保时捷为例,通过设置变电所容量允许范围内的高充电电压来完成在统一线缆规格下尽可能高的充电功率,以达到快速补能的目的。

而目前在做大电流超充的主要是特斯拉,这项技术难度较大。根据Q=I²Rt,发热量等于电流平方乘以电阻,当电流提升1倍,发热量就提升了4倍。因此大电流充电需要克服散热问题,需要更高效的散热机制,对电路的安全性提出了很大的要求。

相比之下,大电压式超充实现难度则小很多,这也是国内新能源车厂纷纷布局800V超充的重要原因。

但800V超充目前仍处于发展初期,800V超充不仅对相关电子元器件都提出了极大要求(相关阅读:《集成化下,车载OBC、DC-DC对电感变压器有何要求》https://www.big-bit.com/news/401388.html),还面临着高成本、配电网难以负担等难题。

就成本而言,据汽车行业专业媒体有驾的测算,一座A480+5座120kW充电桩的XFC超充站总成本为112.2万元。这还是建立在不建储能、不用扩容、无需地租的情况下,只单纯计算充电桩与其它建设成本。如果想要建设全是800V超充桩的超充站,那加上储能,一座站的成本至少是200万起。

汽车

当然,得益于第三代半导体材料的突破,SiC器件得以替代传统碳基半导体器件,一定程度上能够加速800V超充的规模化应用。近年来,虽然有国内厂商在布局SiC产品,但目前仍难以满足车规级市场的需求,难以实现SiC器件自主供应,大部分还是要依赖进口。短期来看,SiC器件成本难以改善。

此外,800V超充在规模化应用上还面临配电网难以负担的难题。由于800V超充的充电功率很大,加上用电高峰时段居民用电和新能源汽车用电都赶到一起了,电网短时间承担不了这么大功率。这种负荷高峰不仅会严重影响供电的安全与平稳,当严重到电压越限时,还会影响配电网安全,这需要改进线路与变压器,电网要多花额外的成本铺设新的馈线与添置变压器。

只有在车、桩同时具备800V超充条件,并能在电网承载范围之内的前提下,才能真正达到800V超充。但出于成本等综合因素的考量,在搭载800V超充的车、桩真正普及之前,车企也不得不寻求其他出路。

Q:与800V超充相比,双枪快充优势在哪?

铭普光磁 杨建民:充电功率越大,对电池的寿命是有影响的。功率小又充得慢,我觉得双枪快充可以弥补一下这个缺陷。双枪快充有点介于小功率的单枪和大功率高压充电桩之间,我觉得可以跟单枪做一些互补。

比亚迪 研究经理:800V超充只能充高压的,低电压的车用不了。但是双枪的话,低电压的车都可以适用。现在的双枪都是国标的,所有的协议都是统一的,单枪双枪都可以混用。如果是用800V超充的,别的车没办法充。双枪实际上用了两个充电柜,800V超充的功率做不到现在双枪这么大的功率。

还有电流的问题,电流的发热量是按电流的平方算的,就是说用单根线走的时候,单根线发热量跟双枪是不一样的,因为线的散热对双枪来说很容易做,就发热量对充电柜的散热来说,800V超充的要比双枪难。

Q:双枪快充和800V超充可以并存吗?

京泉华 张经理:双枪和800V超充不会并存,800V超充普及了之后双枪就没有意义了,双枪的应用场景肯定是受限的。充电桩的改变不是根据车走的,是根据充电体验和充电未来发展趋势走的。

通合电子 张宇恒:如果说目前有一个特定的场景需要用到快充,就需要双枪。单枪已经无法满足应用场景,双枪充电模式是可以在某些场景下应用。现在800V超充方案不光是给车支持,也得有对应的桩。所以这个逻辑就是在800V超充没有普及的情况下在某些固定的场景下双充是可行的,但是它必定是一个妥协方案,不是一个技术的未来。

03 “百家争鸣”时代,快充之路在哪?

诚然,想要在短时间内实现800V超充还面临着一系列的难题,双枪快充似乎也并非是一个完美的解决方案,但新能源汽车快充之路的发展依然方兴未艾。

充电

雅玛西 周晖:一把枪用两条路去充是一个好方法,可以二合一两条路,只不过这种方式不叫双枪充电,我认为叫双路充电。如果一路充电的电压或者电流达不到,达不了快速充电的情况下,可以用两套电路合并在一个枪上。用户拿着一个枪卡进去,但是有两路充电,相当于可以节省一半的时间。电池系统也是两路,合成一个枪,我觉得这个方式可能好点。

京泉华 张经理:现在整个充电桩的架构都在调整,未来的架构是分三个架构走的,第一个是超级充电,典型的以华为推出的柔性充电堆这种方式,一个超级充电桩拖12把枪,这是一个比较主流的方向,主要应用在乘用车上。在高速公路或者商超上用这种方式比较多,适合短时补电,比如说在高速公路上停的时候充电20分钟,可能充百分之六七十就可以走了,这是一种方式。第二种是双枪充电,这种属于城市快速电站,是以快速充装为主的资源站,主要服务于营运车辆如商用车、网约车、出租车或者电动大巴,乘用车到这个地方充电的场景比较少。第三类就是慢充,就是交流桩或直流桩,这个是放在小区或工业区里,比如说晚上车停在家里,然后插上充电口,可能一晚上8小时就充完了。

目前超级充电桩还是空白的,但现在高速公路已经开始试点了,可能今年就大量装了,像华为做的兼容性就比较好,可以柔性去调配电量,也可以做下一代产品的过渡,这个就具备演化能力了。

充电桩

超级充电也叫柔性充电,一个充电堆可以配12个枪,桩只是把电接过去配电到车上,没有能量转换,充电堆最大输出功率是720kW,可以去服务12根枪的电量的调配。一般充电的时候有一个充电曲线,取电的时候前期取电是快速的,到50%以上的时候,电就开始变成慢充了,对功率模块的利用率就变低了。

而华为这款是可以调配的,比如说在12个桩之间,根据车不同的充电曲线,可以不停地把功率进行调配,它的利用率更高。超充站讲究的是回报率或收益率,同样的车位、同样的桩点、同样的时间内收益率比别人高,那这证明业主投资的时候就有价值,投标率高,充电的效率高,卖电效率就会高。

华为按这种思路做了一些商业模型,目前正在推广。现在欧美也是类似这样的架构,国内也会推这样的架构,这是属于光储充一体的超级充电的架构,国内很多地方开始试点,今年下半年开始大量建设。这些运营未来将由中国石化、中国石油BP、南方电网、国网或者央企把这些充电站建完,会被国家管控了。

城市快充的充电站,比如说大巴运营,或者是一些乘用车运营的试点,充电桩也是要迭代的。现在的桩不行,比如现在的400多V跟800V超充不兼容,这部分桩也会变。慢充OBC小交流功率是3.3kW、7.2kW到11kW,甚至到22kW,未来会形成体系化。现在充电还是比较零碎的,各家的兼容性不好,有些是特斯拉单独装的,有些是蔚来单独装的,未来可能也会行成统一的标准。如果是在小区里配的话,桩位则会更多,后面可能会实行20条小直流,这个就可以直接进行充电了。这三种模式可以是同时存在的,也是比较科学的架构。

#以下为根据张经理讲述的华为柔性充电方案的补充资料

华为推出的“新一代全液冷超充架构”的充电网络解决方案,通过“一个架构、两个协同、三个极致”,实现十年IRR提升66.7%。

华为柔性充电

值得一提的是,大功率快充会不可避免地会对电池产生损害,从而影响电池性能。张宇恒表示基于目前的电池技术,快充控制在1c(一小时充满)是寿命和满足快速补能的平衡点。“现在不是做不出来快充设备,而是电池受不了。”

可喜的是,近日市面上不断传来电池技术取得突破进展的消息,有望在未来对行业带来利好。

  • 由日本东京工业大学特聘教授菅野了次等人组成的研究团队声称成功提高了全固态电池的快速充电性能和容量。其中影响快速充电性能的指标与目前相比最高可提升3.8倍,正极容量按单位电极面积计算提高1.8倍,均为世界最高水平。
  • 中国科学技术大学教授马骋开发了一种新型固态电解质,其综合性能与目前最先进的硫化物、氯化物固态电解质相近,但成本不到后者的4%,适合进行产业化应用。
  • 来自浦项科技大学化学工程系和黑色金属与能源材料技术研究所的Won Bae Kim教授带领的研究团队开发出新阳极材料。通过增大阳极材料的表面积提升大量锂离子的运动使电池充放电仅需6分钟,实现了阳极材料理论容量的突破,并显著加快了电池充电过程。

……

《电子变压器与电感网》认为电池技术的突破对实现真正意义上的快充具有重大意义。暂且不论是双枪快充模式好还是800V超充好,两者受到的争议恰恰证明了在车桩比不足的当下,消费者真正在乎的是充电速度如何跟上新能源车奔跑的快车,实现充电自由。

双枪、800V超充也好,华为柔性充电也罢,在真正的快充到来之前,“百家争鸣”这一局面或许能够加速快充时代的到来,且随着电池技术的不断突破,充电速度既能提上去,电池性能又好,“充电像加油一样快”这一美好愿景就在不久远的将来。

 

#根据本文提到的在800V超充下,配电网难以负荷需要配置储能的问题,《电子变压器与电感网》下期【对话】将围绕“工商业储能对电子变压器、电感器提出的要求”的话题展开讨论,敬请期待!

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