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        京能充電樁|取代燃油車不再是夢,一文讀懂超級充電對未來意味著什么

        • 時間:2023-05-03
        • 點擊次數:
        • 來源:jingneng
        據公安部和中國充電聯盟統計,截至2022年底,我國新能源汽車保有量達到 1310 萬輛,車樁比為2.5:1。今年2月,工信部發布《關于組織開展公共領域車輛全面電動化先行區試點工作的通知》,提出新增公共充電樁/新能源汽車推廣數量比例力爭達到1:1。

        中央、地方政府鼓勵充電樁建設的文件層出不窮、方興未艾。充電樁越來越多,街上隨處可見充電站,但新能源車主依然深受充電焦慮的困擾。究其原因主要有兩個,一是充電樁在不斷增加,電動汽車的保有量也在持續增長,二是充電慢,隨著電動汽車的電池能量在不斷加大,如果還采用舊款充電樁充電,則充電速度會更慢。



        即充即走,超充大勢所趨

        目前交流樁(慢充)充電需要6-8小時,普通直流樁(快充)將車從20%電量充至80%需要三十四分鐘,與傳統燃油車5分鐘加好油的體驗相差甚遠。



        要有效緩解車主的充電焦慮,進一步提升新能源汽車的市場滲透率,除了縮小車樁比,還應該提升補能效率,實現讓新能源汽車的充電速度可以媲美燃油車加油的速度。《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》更是提出,2035年大功率快充要實現充電5min行駛300km以上的目標。屆時,電動汽車充電速度就如同燃油車加油一樣快,即充即走。

        天下武功,唯快不破。汽車充電就是要快,根據中國充電聯盟今年發布的《2022中國電動汽車用戶充電行為白皮書》顯示,網約車、商用車用戶對于充電時間高度敏感,快充樁已成為96%的首選。

        直流快充樁中,高電壓快充相比大電流快充更具優勢,而超充樁則需電流、電壓同步提升?,F有的大功率充電可分為三種方式:

        1) 電流由250A上升至600A的大電流快充。根據焦耳定律(Q=I²RT)可得知,電流通過導體產生的熱量,和電流的二次方成正比,和電阻成正比,和通電時間成正比。即在大電流模式下,電流提升1倍,散熱增加4倍。大電流快充對于散熱要求非常高,所以國內企業較少涉足大電流快充,大電流快充做得好的代表企業是特斯拉。



        2) 電壓由400V上升至800V的高電壓快充。相比之下,高電壓快充更容易實現,在市面上也更主流。車端暫且不談,樁端只需要把原本低壓的部分換成耐高壓的、更改充電模塊即可,整體改動較少,成本相對可控。這也是國內車企為什么都在往 800V 高電壓平臺轉的原因之一,目前國內已有小鵬、廣汽埃安、嵐圖、理想等超過10家車企宣布研發800V高壓平臺,意圖搶占高壓快充新高地。



        3) 電流、電壓同步提升下,功率達400kw及以上的超級充電。當前,國內仍未有統一的標準來定義超充,但據美國能源部定義,超級充電(XFC)的充電功率需達到400kW以上。目前,廣汽埃安、小鵬等國內車企均有布局。廣汽埃安A480超充樁最大電流可達600A,最高電壓達880V,最大充電功率達480kW。車端800V布局勢必將帶動超充樁同步發展。



        龍頭企業跑步進入液冷超充賽道

        400kW及以上的超充樁運行時,會在短時間內產生巨大的熱量,設備迅速發熱,可能會引發安全問題。傳統的風冷散熱模式達不到設備的散熱要求,因此,具有更好散熱效果的液冷技術應運而生。



        什么是充電樁的液冷技術?其原理就是在電纜和充電槍之間設置一個專用的液體循環通道,通道內加入液冷卻液,通過電子泵驅動冷卻液流動,使冷卻液在液冷電纜、儲存冷卻液的油箱、散熱器之間循環流動,從而把充電樁在工作過程中產生的熱量散發出來。



        風冷向液冷轉換是大功率充電模塊的散熱技術趨勢,液冷超充這一項新技術已成為業界競逐焦點,是否布局了液冷超充在一定程度上成為了衡量企業競爭力的標簽之一。因此,許多新能源車企、樁企紛紛開始跑步進入對液冷技術研發與布局的快車道。

        小鵬G9搭載800V高壓SiC平臺,最高支持480kW的超級快充,同時小鵬已于去年下半年開啟了全新一代的超充樁布局,逐步構建800V/480kW超充網絡,其480kW高壓超充樁的充電槍采用液冷散熱技術,通流能力可達670A,5分鐘可充 200KM,12分鐘可從10%充到80%;2022年4 月,廣汽埃安首個超級充換電中心正式落成,其中配備A480液冷超充樁,實現480kW充電功率;2022年,京能新能源自主研發生產了480/960kW直流液冷超充,峰值充電功率高達600kW(1000V/600A)……



        液冷超充的優點是什么?

        說了這么多,液冷超充到底有什么了不得的優點,引得小鵬、廣汽等車企,京能新能源等樁企,華為等零部件研發類企業紛紛入局該賽道?

        總的來說,液冷超充具有電流更大、充電更快、充電槍更輕便、防護等級更高、噪聲更小、維護成本更低等特點。

        下面我們將一一說明:

        第一、電流更大,充電速度更快

        市面上國標充電樁的最大電流為250A,而液冷充電樁的電流可達到600A,充電速度瞬間提升幾倍。以京能新能源EVDCF系列960kW分體式直流液冷超充為例,該終端單槍輸出電流最高600A,200V-1000V恒功率范圍輸出,10分鐘可補電100度,理論上,一輛電池能量為50kWh的新能源汽車,只需要5分鐘就可以充滿電,并可以實現300KM的續航(按15度電可行駛100公里計算)。



        第二、充電槍更輕

        國標250A的充電槍一般采用線徑為80mm²的電纜,不容易彎曲,非常笨重。而500A的液冷充電槍電纜線徑一般才35mm²,電纜細,液冷充電槍要比常規的充電槍輕30%~40%,更輕盈的充電槍讓用戶使用體驗更好。



        第三、散熱更快,防護等級高

        常規充電樁、半液冷充電樁都是風冷散熱,其防護等級一般為IP54。

        而全液冷充電樁采用液冷散熱,全封閉設計,有效隔絕灰塵、易燃易爆氣體,一般具有IP65的防護等級,液冷充電模塊的散熱能力更強,相較風冷充電模塊低10-20℃,而且液冷充電樁的電纜都需要通過耐高溫、耐腐蝕、抗爆破、耐低溫等測試,更適合惡劣的環境。



        第四、噪聲小

        常規充電樁內置了多個高速運轉小風扇和散熱風扇,滿功率運行時噪聲大多在70dB以上,這個音量,說大也不大,說小也不小,就相當于在鬧市區里的聲音,在夜深人靜的晚上就會比較明顯,容易被場站附近的居民投訴。

        而全液冷充電樁內部液冷模塊靠電子泵驅動冷卻液循環散熱,外部靠低轉速大風量風扇或是空調來散熱,噪聲小很多,一般控制在35dB 以內。


        第五、使用壽命長

        常規充電樁的壽命一般在5年左右,但充電場站的租期一般是8-10年,這意味著在場站運營周期內要更換一次充電設備。而全液冷充電樁一般可以使用10年以上。

        第六、維護成本低

        常規充電樁防護等級為IP54,后期需要進行開柜除塵等比較繁雜的維護操作,而全液冷充電樁的充電模塊與外部環境完全隔絕,整體故障率更低,后期只需要在外置散熱器積塵后進行沖洗即可,維護簡單、成本低。



        液冷超充的局限在哪里?

        雖然目前已有不少龍頭企業已經布局了液冷超充,但是市面上的液冷充電站還是寥寥可數,其原因主要有兩點:

        第一,研發難度大,生產成本高。

        常規充電樁的采購成本為0.35-0.4元/W,液冷超充的采購成本約為0.63-0.72元/W,其成本將近翻了一倍。如果企業沒有核心研發團隊、成熟的生產基地、雄厚的資金,則很難支撐其沖進液冷超充的賽道和行業巨頭“硬碰硬”。



        第二,電力條件要求高。

        目前液冷充電樁的功率高達600kW,可能很多人對于600kW沒什么概念,就用一般家庭房間常見的小掛機空調來講,其功率一般是1.1kW,600kW就相當于超過500臺這樣的空調同時運行,這對配電網而言是一個巨大的負擔。

        基于以上原因,目前國內液冷超充技術處于市場導入期,在這一階段,消費者對于液冷超充缺乏了解,布局液冷超充的大多是“財大氣粗”的龍頭企業。



        發展新能源汽車產業是加快汽車強國建設的重要方向和破解能源環境約束的有效手段。超充的未來,已來。

        隨著“雙碳”這一國家戰略的持續推進,新能源汽車的市場占有量勢必會逐漸超越傳統燃油車,甚至會取代傳統燃油車。而想要壯大新能源汽車產業,則必須站在客戶一端,解決“續航短、充電慢”的“頑疾”。需求側的痛點,勢必會倒逼供給側加速布局大功率超充產品,有能力者,早已入局。隨著科技技術的進步,相信以液冷技術為代表的超充在不久的將來必然會引領新一輪充電設施發展潮流。