對消費者個體而言,這道選擇題其實很簡單。對車企和充換電基礎設施供應商而言,他們貌似給出了一邊倒的答案。
經過多年的發展,純電動汽車的續航里程已經逐漸跨過了容易引發用戶焦慮的門檻,到了現在這個階段,充電時間太長成了純電動汽車的最大痛點。
由儉入奢易,由奢入儉難,習慣了燃油車時代方便、快速的補能體驗,車主們真的很難接受電動車充電的短板。怎么快速補能,成為盤旋在電動車主們心頭的那個揮之不去的夢魘,
針對這個短板,產業鏈拿出了最優選和次優選兩套方案-換電和800V快充,說明一下,這里的最優和次優都是站在消費者角度而言的,暫且不考慮企業端和社會端要面臨哪些挑戰。
換電和800V快充
最優選是換電方案,可以媲美燃油車的加油體驗,買個換電車型,在換電站三五分鐘就能實現整車換電。
目前的換電體驗基本都在三分鐘以內。蔚來車型不考慮進入泊車單算換電時間,大概兩分鐘半;寧德時代主推的巧克力換電,是一塊電池一分鐘,目前支持最多換三塊,耗時三分鐘;吉利睿藍更是號稱通過專屬換電平臺實現極速60秒換電,還有最近剛上市的飛凡R7,宣傳視頻上換電時間也定格在了兩分鐘半。
單論補能時間,可以追平燃油車。
次優選是800V快充方案,它不求追平燃油車的補能體驗,只求在當前的大倍率電池及液冷大功率快充的技術體系下,實現比之前更快的充電體驗。
拋開市場宣傳,小鵬G9是目前首款量產超快充車型的天花板,可以實現充電五分鐘、增加續航200公里。跟換電或加油比起來是慢了點,但是,在不需要充滿電的情況下,車主付出的也只是一杯咖啡的時間。
目前來看,快速補能基本就這兩種方案。對消費者個體而言,這道選擇題其實很簡單。
如果愛車支持換電,而且找換電站方便,就隔三差五去換個電,省下來的時間可以拿來內卷,或者消磨掉,培養松弛感。
倘若換電站離得很遠或者座駕只能充電,那就日常在家充電,夜里充電更劃算,應急直流電快充,車樁配合齊作功,基本控制在三刻鐘。當然,如果遇到國慶假期排長隊,充電一小時,排隊大半天,您也不妨抽上一根煙,四十五度角仰望蒼天,好好咂摸一下人生的心酸。
對車企和充換電基礎設施供應商而言,他們貌似給出了一邊倒的答案。
截至2022年9月底,我國公共充電設施為163.6萬臺,換電站為1762座,從充換電基礎設施的建設進度來看,基本上是充電為主、換電為輔的格局。乍一看,換電好像落后了高壓快充一大截,其實不然,這種比較有一個明顯的缺陷-充電跟高壓快充并不能直接畫等號。
事實上,若以目前250KW(特斯拉當前V3充電樁)及以上功率的充電樁作為超充樁的判斷條件,超充樁的數量也少得可憐。
接下來,筆者將撥開云霧,從技術的視角澄清人們對換電和快充技術的一些誤解,全方面地揭示為何在高壓快充之下,換電仍有著光明的未來。
換電對高壓快充的技術優勢,不單單局限在對單車的快速補能這種消費者效益上,還可以延伸到企業效益(更低的成本)和社會效益(提高電池資產的安全和壽命)上。
快速補能
按照目前主流換電車型可以實現三分鐘換電的補能速度來看,換電可以實現“換電一分鐘,續航200公里”的補能體驗,寧王的EVOGO換電站一分鐘換一塊提供兩百公里續航的巧克力電池大概也是這種水平。
而目前主流的超級快充為特斯拉的“充電五分鐘,續航120公里”,即便按照小鵬仍未交付的“超快充全智能高端純電SUV”G9的宣傳,其充電速度也不過是“充電五分鐘,續航200公里”,跟換電有著五倍的差距。
此外,如果考慮到將電池充滿電的場景,根據電池特性,大功率快充只適合30-80%的電池電量區間,為了保護電池安全,超充樁會在其它SOC區間進行降功率處理,考慮到大部分電動汽車自燃都發生在充電期間和剛剛充完電之后,這個步驟更是必要的了。
這張特斯拉超充樁充電功率曲線就鮮明地表明了這一點。如此一來,真要充滿600公里續航電量的話,怎么著也得半小時,跟換電的補能效率對比便是數量級的差距了。
提升電池安全和壽命
不管以超快充為賣點的電動車企如何巧舌如簧,6系列三元材料與超充熱設計是何等先進,系統設計、充放電控制策略及熱管理策略是如何的合理,一個不爭的事實是,超充必然會增加電池自燃的風險。
因為,超充不僅會帶來鋰枝晶的生長,造成正負極結構的損傷,其可能出現的高溫更是電池安全和壽命(循環次數)的天敵。
這張圖揭示了過充過放(橫坐標-電壓)和高低溫(縱坐標-溫度)對電池安全的影響,單論高溫對電池安全的挑戰,從今年夏天電動汽車頻繁爆發自燃可見一斑。
工信部數據顯示,80-90%的電動車自燃發生在充電過程中或充電一小時之后,這還是在高壓快充并未普及的情況下得出的數據。試想一下,跟超充還差著兩個檔次的慢充和差著一個檔次的快充尚且如此,充電電流更大、產生熱量更多的超充會如何,簡直無法想象。
事實勝于雄辯,今年夏天,不支持換電的電動汽車頻繁自燃,與之形成鮮明對比的是,換電網絡日漸完善的蔚來汽車已經連續三年沒有發生自燃了,考慮到接近七成的蔚來車主居住在換電站三公里范圍里的電區房里,個中原因不言自明!
電池的充電倍率對電池壽命的影響主要體現在電池容量、歐姆電阻、極化電阻上,下圖將這種影響展現地一覽無余。簡而言之,充電倍率越大,以循環次數為表征的電池壽命越低。
相比之下,換電站可以更加從容地控制充電倍率,限制電池溫升,緩解鋰枝晶的生長,并通過對電池包進行集中式管理,對環境溫度進行更好的調控,從而降低電池自燃的風險,并提高電池壽命。
在可見的未來,當電動車保有量大幅度增長,電池資產的價值也將隨之極速攀升,更安全、壽命更長的電池資產,也必將帶來極大的環保價值、社會效益。
成本更低
目前,只有蔚來、上汽飛凡R7、北汽新能源和吉利網約車在走換電路線,顯得比較小眾、邊緣,其主要的原因在于換電站建設成本高、投資回本周期長、電池標準不統一,歸根結底,主要是卡在了標注的不統一。
一旦解決了電池標準問題,換電車型可能迎來新一輪爆發,屆時,換電站的高成本就可以被大量換電車型攤銷。
換電車型可能會爆發的原因在于,相較于高壓快充而言,換電模式會在車端帶來巨大的成本優勢。
首先是電池成本的問題。這里不談換電車型的車電分離模式帶來的購車成本的下降,因為那只不過是將單次購買成本轉化成了每個月的租賃成本,換了個馬甲,相當于將沖激函數變換成了階躍函數而已。
真正的成本節約體現在,換電車型不挑電池,三元也行、磷酸鐵鋰也可以,支持快充也行,不支持快充也可以。而高壓快充必須使用支持大倍率快充能力的高性能4C-6C三元電池。
現在,磷酸鐵鋰電池的價格大概一度電1100塊,普通三元電池大概1400塊,4C電池至少1600塊起步。一度差著500塊,對應的單車成本便是三四萬!
其次,從400V電壓平臺切換到800V電壓平臺,意味著電機、空調、充電機、DC-DC等高壓部件需要按照800V要求進行器件選型、方案設計、開發和驗證,線束、高壓連接器也要支持更高的電壓等級,所有這些都意味著更高的成本。
因此,研究機構預計,受制于成本的壓力,高壓快充車型的滲透率到2025年也只能達到30%。而換電車型完全沒有這方面的顧慮。
寫在最后
更快的補能時間、電池資產的安全管理以及更低的成本優勢,為換電模式開創了足夠的生存空間。
所以,盡管標桿企業特斯拉搞了兩年換電后毅然轉向快充路線,國家層面依然對換電模式保持了足夠的政策支持和耐心。
因為,電池標準不統一不過是車企之間、車企和電池廠商之間利益和話語權的爭奪,并非不可解決的問題。
至于換電站高昂的建設成本,因為它具備比肩加油站的效率和服務能力,所以,換電基礎設施的高成本可以置換掉超充車型的單車成本。
在自動駕駛領域,有單車智能的國外方案與車路協同智能的中國方案的PK,也許,在電動汽車的補能領域,也會出現依賴高壓快充的國外方案和超充、換電并舉的中國方案的分野。
所以,面對800V快充,換電并不會破功,讓我們拭目以待!
審核編輯 :李倩
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原文標題:面對800V快充,換電不會破功
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