电动汽车

深评:大势所趋 新能源汽车超快充即将到来

2019-07-01 10:21:45 汽车之家 作者:车庸

由新能源车引领整个时代变革的大风暴正席卷而来,而充电设施产业作为其中的“台风眼”,尤其是最近高曝光率的大功率直流快充技术,更加受人瞩目。但目前国内市场,大功率直流快充技术到底发展如何?关于直流快充,国家政策上又有哪些扶持?市场中应用快充技术的车和桩,又有哪些新动向呢?围绕相关话题,我们来一探究竟。

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本期行业评论员——车庸,车企研发主管,多年从事品牌战略、产品研发及市场分析等工作,擅长挖掘行业热点及趋势。

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60秒快速了解核心论点:

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●背景:电动车市场虽热度高,但车主对使用环节中的里程、充电焦虑抱怨多,消费者对快速充电的需求度高。

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●在解决EV车主使用痛点的技术路线中,相比换电,大功率直流快充在投入收益性、产业化推广及巨头动向等方面更占优势,更具发展前景。

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●政策上,国家对充电桩建设补贴力度继续增强,中日统一的350kW的大功率直流快充桩新国标即将实施,而充电桩运营商也开始着手新一代快充桩的示范运营。

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●在电动车续航里程超500km趋势下,现行的快充技术由于实际充电效率低,消费者不买账,未来搭载700V以上的大功率快充技术的车型将成为新方向。

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一、解决EV车型使用痛点的主要技术路线

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为了让EV车使用便利性达到普通燃油车水平,缓解消费者的里程、充电焦虑,众车企一方面通过改善电池自身性能(能量密度等),提高整车续航里程;另一方面,从满足消费者的快速充电需求出发,在车辆补电环节落脚,于是,换电和大功率直流充电这两大技术路线便应时而生。

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『新能源汽车直流充电桩』

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★换电vs大功率直流充电技术路线概要

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换电技术,形式上有点像我们更换遥控玩具车的标准电池,即通过固定式或可移动式的换电站,为电动车提供更换电池的服务,同时在换电站集中对电池进行统一的智能存储、供电和配送管理。以国内目前运营的换电站为例,可在3-10分钟,实现补给续航300-500km的效果。

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而大功率直流快充技术,是指采用250kW及以上的大功率充电机对电池进行直流充电,实现在10~15分钟充满电的理想状态。目前在欧洲及日本等地区应用的大功率充电技术,充电桩充电电压达到到1000V,充电电流提升到350A,实现最大系统功率为350kW的充电供给,消费者只需要12分钟,就能为电动车增加300km的续航里程。

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★换电vs大功率直流快充优劣势分析

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两大技术路线均能快速补充能源,解决里程、充电焦虑。但换电和大功率直流快充又各有优劣,均各自面临一系列的问题。不过从技术特征、投入的收益性、产业化推广、消费者喜好及行业巨头失败案例五个维度进行分析,换电模式综合评价相对弱势,但在特定的应用场景下,如出租车、网约车等专用运营车领域,仍有进一步发展和探索的空间,成为该类电动车能源补充的重要组成部分。

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再来看本文主角大功率充电技术,从上表五维分析态势看,虽然综合评价整体更占优势,但由于消费者在使用环节上心存顾虑,导致技术特征稍显劣势。其实追根求源,就是消费者普遍担心快充伤及电池性能的问题。

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然而快充对电池衰减性影响到底有多严重、未来大功率直流快充技术应用后又能否挽回消费者信心?我们从两个角度进行阐述,首先从使用场景上看,快充一般用来满足多数家用EV车主应急补电需求,以防止在关键时刻发生续航里程不足“掉链子”、同时又来不及使用慢充补电的尴尬。模拟推演的话,以消费者每周应急使用2-3次为例,一年下来使用100-150次左右,按照现在主流车型1000次以上快充时电池衰减不足20%来看,可以高效使用7-10年,与燃油车使用寿命相媲美,而且考虑到EV车型并不是每周都需充电,实际高效使用寿命或可更长。

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从电池性能上看,电池衰减罪魁祸首是电池的过充和过放。类似于智能手机电池,长时间不用亏电过度影响待机时间,充电过久发热严重也会缩短其寿命。而千人千面,不同用车习惯在很大程度上左右了电池的衰减。同时除了人的因素之外,电池的密度、材料、温度等同样影响充电、电池衰减速率,尤其是电池管理系统(BMS),作为控制快充的核心部件,可根据电池状况智能调整充电电流大小,防止由于过充电或过放电对电池造成损伤。而未来随着大功率直流充电技术的应用,新一代EV车型电压平台升级后,BMS的进阶就显得更为关键。

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不过从欧美品牌车企竞相投入的局面看,并结合技术将来进一步发展来考虑,大功率快充所面临的困难肯定会被一一破解,所以说,大功率快充技术的应用走向还是很清晰的。既然大功率直流快充更具前景,那目前国内的政策动向又有哪些呢?

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二、“桩”的春天

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★政府“真金白银”补贴对象,从主要对新能源车向充电桩建设转移

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随着过渡期的结束,2018版补贴政策正式退出历史舞台,而地方补贴也将随之彻底取消,转为用于支持充电基础设施的“短板”建设和配套运营服务。而且对于地方继续给予新能源车购置补贴的,设立了惩罚措施,中央将对相关财政补贴作扣减。可见,在6月底后,政府的补贴风向,将正式从主要对新能源车到对充电设施的转变。

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★配套标准升级,中日统一的直流快充桩新标准即将发布

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我们现行的直流快充标准,是在2015年颁布实施的国标GB/T,从时间上看,前两个版本分别于2006年、2011年施行,而现行标准推行4年多,已经到了标准升级的时间节点。况且从整个产业链条上看,中国电动汽车及充电行业发展非常之快,在很大程度上已经走到了现行标准的前边,产业的转型升级需求更倒逼新版快充标准的推出。

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而已经问世的这三版国标GB/T,完成了车与充电桩的兼容性、使用安全性等工作,夯实了未来发展的基础,而即将施行的第四版国标GB/T,必将对车与充电桩的充电性能做更高要求。

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实事上,早在2018年10月日本首相安倍访华期间,中国电力企业联合会(CEC)与日本电动汽车用快速充电器协会(CHAdeMO)已经就直流快速充电标准统一达成了协议,言下之意,就是说中日大功率直流快充的新标准将实现统一,并计划在2020年前合作完成产品的商用化。

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基于此,采用联合设计的方式,我国最终确定了充电功率为350kW的全新直流快充方案。而且在2019年须弥山大会开幕式上,中国电力企业联合会标准化管理中心主任刘永东也表示,随着我国基本具备开展大功率充电技术的条件,大功率充电标准制定工作也已经启动,并计划在2020年正式公布。

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随着政府加强对充电桩补贴政策的支持、高规格的大功率直流快充新国标的即将落地,快充也将开启了快速发展的破局之路。而关于直流快充桩方面,企业运营商又有哪些动向呢?

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运营商积极布局和升级直流桩设施,大功率快充桩已示范运营

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根据中国电动汽车充电基础设施促进联盟(简称“充电联盟”)数据,截止到2019年5月,联盟内成员总计上报公共充电桩40.1万台,较去年总量增长51%。其中直流快充桩17.1万台,较去年同类总量增长104%,在各类充电桩中增长速度最快,市场占有率大幅提高,在今年上升到43%。

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而就目前公共充电基础设备运营现况看,集中度相当高,Top 7家运营商充电桩数量达到了市场总量的91%,特别是特来电、国网和星星充电三家企业,市场占有率达到了75%,可谓是公共充电桩行业的三强。而以公共充电桩市场占有率最高的特来电为例,在北京市场,直流充电桩充电功率普遍在120kW以下,特别是充电功率在30kW左右的充电桩数量最多,而150kW及以上的充电桩相对较少。

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但现实正在被改变,以充电桩行业三强等为代表的中国传统充电桩运营企业及以小鹏汽车等为代表的新兴势力,正在对大功率直流快充桩的开发及建设工作加大投入,近期更是成果显著。

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三、“车”在路上:国内车企直流快充应用动向

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★直流快充技术应用现况

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在中国国产乘用车EV市场,中国品牌凭借先发优势,目前暂居市场领先地位,而合资品牌市场占有率小,声量不大。参考2019年5月乘联会数据,前4月累计销量排名前十中,均为中国品牌车型,且以续航400km以下的小型车为主。

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但通过今年上海车展及近期上市的EV车型来看,未来中国市场长续航里程车型将成为主流。在近期上市的国产EV车型续航里程Top 10中,NEDC工况的纯电续航里程普遍达到500km左右,电池容量接近100kW·h。即便在理想状态下,以目前市场中的所谓快充桩——2015版60kW的的直流桩进行充电时,充满也需要近2小时,根本无法满足消费者对快速补电的需求。

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而各厂商为了强调车型快速充电的水平,在宣传时,普遍以“30分钟即可补电80%”来进行推广,实不知,广告词中的“充电效率”是在理想工况下的标定值,完全忽略了现实场景下温度、充电桩功率等因素对充电性能的限制,所以在消费者端感受到的是实际工况下充电效率与宣传大相径庭。

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以2019年4月份上市不久的广汽传祺AionS 630为例,根据厂商数据,NEDC工况下纯电行驶里程510km,电池包容量58.8kW·h,直流快充时,车型电池电量从30%充到80%时,仅需要34分钟,但要达到理想充电效率,直流充电桩的充电功率需要达到100kW。这就意味着,若使用2015版60kW的直流快充桩进行补电时,实际充电时间将超过理论值近2倍,充电时长大幅增加。同时考虑特来电等运营商在搭载100kW及以上的直流桩不多的现实时,用户端的实际充电体验就更差了。而市场中的大热车型,诸如蔚来ES6、逸动460等都存在类似的问题,都需要较高功率的直流充电桩做支撑。

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一只水桶能装多少水取决于它最短的那块木板,这就是木桶效应,同样,整车实际充电效率取决于电动车、充电桩两者中充电性能的最小值。正是基于此,在目前车型的直流充电效能不高、车型与直流充电桩配合不利两方面影响下,导致了消费者对车企的直流快充并不买账。

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★EV车型搭载大功率直流快充技术趋势

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直流快充技术就像一枚硬币,硬币的正面是市场对快速充电的高期待,反面则是目前消费者对所谓的快充技术不感冒。在这种矛盾下,在大功率快充桩“春天”的前夕,除了运营商加速对配套桩的推广外,国内各车企也开始加快布局车端的大功率直流快充系统应用。

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以北汽新能源为例,在2019年1月发布旗下首台搭载280kW大功率直流快充技术的EX3车型,而新车的电压系统达到700V,最大直流充电电流达到400A,即在常温下10分钟即可达到增加续航300km。而电压平台达到1000V,应用更高水平的大功率直流快充技术的车型也已完成技术储备。

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随着未来大功率直流快充标准的正式颁布,解决EV车主痛点的快充技术加快迭代升级和应用,中国首批具备大功率直流快充技术的电动车型也即将来袭。

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四、大功率直流快充大势所趋,切入点思考

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一方面是消费者对快速充电的高需求得不到满足,另一方面是国内大功率直流快充的国标GB/T即将发布、相应充电桩完成示范运营及车企完成车型前期布局,综合信息看,大功率直流快充发展趋势清晰。

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趋势照进现实,对消费者而言,自然用户满意度大幅提升,同时对EV车型的认可度及购买意愿加强。

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而为应对趋势的到来,对广大汽车厂商而言,最核心的即要做到有头有尾,即在头端做好车型的开发和运营,在尾端完善好用户认知及体验。

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从品牌运营角度看,作为新一代的高效快充技术,最佳策略无疑从高端品牌运营,逐步下探到中端品牌,而通过体系化的新技术应用,必将为品牌背书增加赋能。

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从投入车型级别及具体商品性开发来看,考虑到未来350kW功率充电即将成为现实及第一批吃螃蟹的车型采用近1000V高电压平台的动向,建议我国乘用车企业趁着市场未形成、消费者未建立明确认知前,务必在未来2~3年内推出新一代中高级旗舰EV产品,以快充10分钟增加续航400公里为突破口,与现有一代产品划清“时代的界限”。

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在新能源车引领整个时代变革的风暴中,谁能够抓住机遇,扛起国内大功率直流快充领域的领军旗帜,从而充分的抢夺市场红利,异军突起,我们拭目以待!(文/汽车之家行业评论员 车庸)

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