对消费者个体而言,这道选择题其实很简单。对车企和充换电基础设施供应商而言,他们貌似给出了一边倒的答案。
经过多年的发展,纯电动汽车的续航里程已经逐渐跨过了容易引发用户焦虑的门槛,到了现在这个阶段,充电时间太长成了纯电动汽车的最大痛点。
由俭入奢易,由奢入俭难,习惯了燃油车时代方便、快速的补能体验,车主们真的很难接受电动车充电的短板。怎么快速补能,成为盘旋在电动车主们心头的那个挥之不去的梦魇,
针对这个短板,产业链拿出了最优选和次优选两套方案-换电和800V快充,说明一下,这里的最优和次优都是站在消费者角度而言的,暂且不考虑企业端和社会端要面临哪些挑战。
换电和800V快充
最优选是换电方案,可以媲美燃油车的加油体验,买个换电车型,在换电站三五分钟就能实现整车换电。
目前的换电体验基本都在三分钟以内。蔚来车型不考虑进入泊车单算换电时间,大概两分钟半;宁德时代主推的巧克力换电,是一块电池一分钟,目前支持最多换三块,耗时三分钟;吉利睿蓝更是号称通过专属换电平台实现极速60秒换电,还有最近刚上市的飞凡R7,宣传视频上换电时间也定格在了两分钟半。
单论补能时间,可以追平燃油车。
次优选是800V快充方案,它不求追平燃油车的补能体验,只求在当前的大倍率电池及液冷大功率快充的技术体系下,实现比之前更快的充电体验。
抛开市场宣传,小鹏G9是目前首款量产超快充车型的天花板,可以实现充电五分钟、增加续航200公里。跟换电或加油比起来是慢了点,但是,在不需要充满电的情况下,车主付出的也只是一杯咖啡的时间。
目前来看,快速补能基本就这两种方案。对消费者个体而言,这道选择题其实很简单。
如果爱车支持换电,而且找换电站方便,就隔三差五去换个电,省下来的时间可以拿来内卷,或者消磨掉,培养松弛感。
倘若换电站离得很远或者座驾只能充电,那就日常在家充电,夜里充电更划算,应急直流电快充,车桩配合齐作功,基本控制在三刻钟。当然,如果遇到国庆假期排长队,充电一小时,排队大半天,您也不妨抽上一根烟,四十五度角仰望苍天,好好咂摸一下人生的心酸。
对车企和充换电基础设施供应商而言,他们貌似给出了一边倒的答案。
截至2022年9月底,我国公共充电设施为163.6万台,换电站为1762座,从充换电基础设施的建设进度来看,基本上是充电为主、换电为辅的格局。乍一看,换电好像落后了高压快充一大截,其实不然,这种比较有一个明显的缺陷-充电跟高压快充并不能直接画等号。
事实上,若以目前250KW(特斯拉当前V3充电桩)及以上功率的充电桩作为超充桩的判断条件,超充桩的数量也少得可怜。
接下来,笔者将拨开云雾,从技术的视角澄清人们对换电和快充技术的一些误解,全方面地揭示为何在高压快充之下,换电仍有着光明的未来。
换电对高压快充的技术优势,不单单局限在对单车的快速补能这种消费者效益上,还可以延伸到企业效益(更低的成本)和社会效益(提高电池资产的安全和寿命)上。
快速补能
按照目前主流换电车型可以实现三分钟换电的补能速度来看,换电可以实现“换电一分钟,续航200公里”的补能体验,宁王的EVOGO换电站一分钟换一块提供两百公里续航的巧克力电池大概也是这种水平。
而目前主流的超级快充为特斯拉的“充电五分钟,续航120公里”,即便按照小鹏仍未交付的“超快充全智能高端纯电SUV”G9的宣传,其充电速度也不过是“充电五分钟,续航200公里”,跟换电有着五倍的差距。
此外,如果考虑到将电池充满电的场景,根据电池特性,大功率快充只适合30-80%的电池电量区间,为了保护电池安全,超充桩会在其它SOC区间进行降功率处理,考虑到大部分电动汽车自燃都发生在充电期间和刚刚充完电之后,这个步骤更是必要的了。
这张特斯拉超充桩充电功率曲线就鲜明地表明了这一点。如此一来,真要充满600公里续航电量的话,怎么着也得半小时,跟换电的补能效率对比便是数量级的差距了。
提升电池安全和寿命
不管以超快充为卖点的电动车企如何巧舌如簧,6系列三元材料与超充热设计是何等先进,系统设计、充放电控制策略及热管理策略是如何的合理,一个不争的事实是,超充必然会增加电池自燃的风险。
因为,超充不仅会带来锂枝晶的生长,造成正负极结构的损伤,其可能出现的高温更是电池安全和寿命(循环次数)的天敌。
这张图揭示了过充过放(横坐标-电压)和高低温(纵坐标-温度)对电池安全的影响,单论高温对电池安全的挑战,从今年夏天电动汽车频繁爆发自燃可见一斑。
工信部数据显示,80-90%的电动车自燃发生在充电过程中或充电一小时之后,这还是在高压快充并未普及的情况下得出的数据。试想一下,跟超充还差着两个档次的慢充和差着一个档次的快充尚且如此,充电电流更大、产生热量更多的超充会如何,简直无法想象。
事实胜于雄辩,今年夏天,不支持换电的电动汽车频繁自燃,与之形成鲜明对比的是,换电网络日渐完善的蔚来汽车已经连续三年没有发生自燃了,考虑到接近七成的蔚来车主居住在换电站三公里范围里的电区房里,个中原因不言自明!
电池的充电倍率对电池寿命的影响主要体现在电池容量、欧姆电阻、极化电阻上,下图将这种影响展现地一览无余。简而言之,充电倍率越大,以循环次数为表征的电池寿命越低。
相比之下,换电站可以更加从容地控制充电倍率,限制电池温升,缓解锂枝晶的生长,并通过对电池包进行集中式管理,对环境温度进行更好的调控,从而降低电池自燃的风险,并提高电池寿命。
在可见的未来,当电动车保有量大幅度增长,电池资产的价值也将随之极速攀升,更安全、寿命更长的电池资产,也必将带来极大的环保价值、社会效益。
成本更低
目前,只有蔚来、上汽飞凡R7、北汽新能源和吉利网约车在走换电路线,显得比较小众、边缘,其主要的原因在于换电站建设成本高、投资回本周期长、电池标准不统一,归根结底,主要是卡在了标注的不统一。
一旦解决了电池标准问题,换电车型可能迎来新一轮爆发,届时,换电站的高成本就可以被大量换电车型摊销。
换电车型可能会爆发的原因在于,相较于高压快充而言,换电模式会在车端带来巨大的成本优势。
首先是电池成本的问题。这里不谈换电车型的车电分离模式带来的购车成本的下降,因为那只不过是将单次购买成本转化成了每个月的租赁成本,换了个马甲,相当于将冲激函数变换成了阶跃函数而已。
真正的成本节约体现在,换电车型不挑电池,三元也行、磷酸铁锂也可以,支持快充也行,不支持快充也可以。而高压快充必须使用支持大倍率快充能力的高性能4C-6C三元电池。
现在,磷酸铁锂电池的价格大概一度电1100块,普通三元电池大概1400块,4C电池至少1600块起步。一度差着500块,对应的单车成本便是三四万!
其次,从400V电压平台切换到800V电压平台,意味着电机、空调、充电机、DC-DC等高压部件需要按照800V要求进行器件选型、方案设计、开发和验证,线束、高压连接器也要支持更高的电压等级,所有这些都意味着更高的成本。
因此,研究机构预计,受制于成本的压力,高压快充车型的渗透率到2025年也只能达到30%。而换电车型完全没有这方面的顾虑。
写在最后
更快的补能时间、电池资产的安全管理以及更低的成本优势,为换电模式开创了足够的生存空间。
所以,尽管标杆企业特斯拉搞了两年换电后毅然转向快充路线,国家层面依然对换电模式保持了足够的政策支持和耐心。
因为,电池标准不统一不过是车企之间、车企和电池厂商之间利益和话语权的争夺,并非不可解决的问题。
至于换电站高昂的建设成本,因为它具备比肩加油站的效率和服务能力,所以,换电基础设施的高成本可以置换掉超充车型的单车成本。
在自动驾驶领域,有单车智能的国外方案与车路协同智能的中国方案的PK,也许,在电动汽车的补能领域,也会出现依赖高压快充的国外方案和超充、换电并举的中国方案的分野。
所以,面对800V快充,换电并不会破功,让我们拭目以待!
审核编辑 :李倩
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原文标题:面对800V快充,换电不会破功
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