11月14日,隨著一輛粉色車身的嵐圖知音新能源汽車緩緩駛出生產(chǎn)線,大屏幕浮現(xiàn)出“10000000輛”等字樣。當(dāng)天,2024年中國(guó)新能源汽車1000萬(wàn)輛達(dá)成活動(dòng)在湖北武漢舉行。
這是中國(guó)新能源汽車年產(chǎn)量首次突破1000萬(wàn)輛,刷新了全球新能源車年產(chǎn)量新紀(jì)錄。中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)顯示,今年8月,新能源汽車國(guó)內(nèi)銷量首次超過(guò)燃油車,8—10月,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)新能源汽車占比連續(xù)三個(gè)月超過(guò)50%。
伴隨著我國(guó)新能源汽車一路高歌猛進(jìn),新能源汽車充電補(bǔ)能技術(shù)也按下了“快進(jìn)鍵”。2024年,被譽(yù)為中國(guó)超充發(fā)展的元年。超充技術(shù),最快可實(shí)現(xiàn)“充電一秒跑一公里”,有效緩解了長(zhǎng)期困擾新能源汽車產(chǎn)業(yè)的“里程焦慮”。
“一杯咖啡,滿電出發(fā)”,超充元年已來(lái),充電能和加油一樣快嗎?
“一杯咖啡,滿電出發(fā)”
“電量從13%到81.5%,充電只需12分鐘,充電效率是特斯拉Model Y的4倍。”嵐圖汽車首席執(zhí)行官(CEO)盧放現(xiàn)身說(shuō)法。今年,他駕駛最新款嵐圖知音,從武漢到杭州,跑了800多公里,全程高速,開(kāi)著空調(diào),只在服務(wù)區(qū)充了一次電。
“很多用戶對(duì)純電車心存顧慮,現(xiàn)在有了超充技術(shù),就不需要為充電焦慮了。”盧放說(shuō)。
新能源車充電技術(shù)經(jīng)歷了幾次更新迭代。最初,新能源車充電電壓是220伏,車主在家接個(gè)插線板就可以直接給車充電。隨后,有了“慢充”,交流電充電樁不能直接給車充電,要通過(guò)車載充電機(jī)將交流電轉(zhuǎn)換成直流電后,才給車充電。由于車載充電機(jī)不能做太大,功率也不大,大概需要7個(gè)小時(shí)才能充滿電。后來(lái)的“快充”也叫直流快充。充電樁把電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)化成直流電,輸送給電動(dòng)汽車,可以在1個(gè)小時(shí)內(nèi)給車充電至80%。相比慢充的220伏輸出電壓和7千瓦充電功率,快充輸出電壓和充電功率分別躍升至380伏和60千瓦。
超充,是更厲害的快充,使用功率更大的直流電,可在10分鐘內(nèi)將電量由20%充至80%,相當(dāng)于55度電或320公里的續(xù)航。根據(jù)業(yè)內(nèi)定義,超充的單槍充電功率不小于350千瓦,最大輸出電壓不小于1000伏,持續(xù)充電電流不小于400安培。
普通的快充電車,在超充樁也可以充電。因?yàn)槎叩慕涌跇?biāo)準(zhǔn)是一樣的。只不過(guò)超充樁會(huì)自動(dòng)識(shí)別,按快充的模式給快充車充電。
“超充樁所用技術(shù),與快充樁頗為不同。”北京理工大學(xué)電動(dòng)車輛國(guó)家工程研究中心專家寧述勇說(shuō),由于超充散熱要求更高,得采用液冷系統(tǒng),包括散熱器、冷卻液、泵和管道網(wǎng)絡(luò)——在電纜和充電槍之間設(shè)置專門的液體循環(huán)通道,通道內(nèi)加入冷卻液(乙二醇水溶液或油),高效帶走充電線纜上的熱量,讓更細(xì)的充電線可加載更大的電流。由于使用液冷技術(shù),超充槍的線更細(xì)、更輕,力氣小的車主也能一手提起。
當(dāng)然,液冷技術(shù)門檻也更高。“合格的冷卻液有一定的防腐蝕、除銹的作用。反之,如果冷卻液工藝不過(guò)關(guān),則會(huì)造成液冷板腐蝕、堵塞,甚至損害水泵。”寧述勇說(shuō),液冷技術(shù)除了對(duì)冷卻液質(zhì)量要求高,防止液體泄漏也是一大難題。比如,充電槍使用環(huán)境復(fù)雜,拖拽頻繁,時(shí)常跌落、被碾壓,因此對(duì)連接位置的密封性要求更高。
此外,充電槍工作時(shí),通過(guò)端子的電壓較高、電流較大,端子位置會(huì)產(chǎn)生更大熱量,外殼材料常選用導(dǎo)熱塑料來(lái)加快散熱。為固定端子和連接導(dǎo)線,保證槍頭的防塵、防水性能,部分槍頭會(huì)填充高導(dǎo)熱系數(shù)的灌封膠。
據(jù)推算,液冷充電槍成本約占整個(gè)充電樁的21%,成為成本僅次于充電模塊的組件。
與主流新能源車電氣架構(gòu)系統(tǒng)的400伏平臺(tái)不同,超充電池系統(tǒng)大多匹配800伏高壓平臺(tái)。相比大電流,高電壓方案可減少發(fā)熱,而且占用空間少,更受廠商青睞。但為了匹配高壓平臺(tái),車企需要升級(jí)電氣架構(gòu)系統(tǒng),將半導(dǎo)體器件由硅基的絕緣柵雙極晶體管(IGBT)迭代為造價(jià)更高的碳化硅材料。
據(jù)國(guó)泰君安證券研報(bào)測(cè)算,400伏平臺(tái)升級(jí)為800伏高壓平臺(tái),將合計(jì)增加整車成本超4000元。不過(guò),隨著規(guī)?;?yīng)的顯現(xiàn),這個(gè)成本差額預(yù)計(jì)會(huì)降低。
尚未打通“最后一公里”
新能源乘用車市場(chǎng)中,800伏高壓車型的數(shù)量和銷量正在逐年增長(zhǎng),市場(chǎng)滲透率也在穩(wěn)步上升。800伏高壓車型數(shù)量從2022年的13款增至2023年的37款,2024年前5個(gè)月更增至48款;800伏高壓車型滲透率從2022年的2.5%,上升至2024年1—5月份的7.7%;800伏高壓車型2022年售出12.9萬(wàn)輛,2023年達(dá)到32.1萬(wàn)輛,2024年前5個(gè)月的銷量已達(dá)到24.6萬(wàn)輛。
“汽車具備800伏這個(gè)接口,就有超充功能。許多車企把超充功能打造成亮點(diǎn)。”北方工業(yè)大學(xué)汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研究中心研究員張翔告訴科技日?qǐng)?bào)記者,800伏高壓充電系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于吉利汽車、一汽紅旗、上汽通用、小米汽車、理想汽車等品牌20萬(wàn)元以上車型。而且得益于成本降低與規(guī)?;a(chǎn),北汽新能源、比亞迪汽車、嵐圖汽車中20萬(wàn)元以下的車型也搭載了800伏高壓充電系統(tǒng)。
隨著越來(lái)越多的超充車型問(wèn)世,超充樁匹配不足的問(wèn)題則浮出水面。張翔把這一矛盾比喻為“先有雞還是先有蛋”——充電樁運(yùn)營(yíng)商擔(dān)心超充車型數(shù)量少,建超充樁是賠本賺吆喝;消費(fèi)者則擔(dān)心超充樁數(shù)量少,花錢買車之后用不上超充樁。
“一方面,目前超充站建設(shè)成本比較高,大約是快充站的5倍、慢充站的10倍。另一方面,超充對(duì)電網(wǎng)的電流、功率都有很高的要求;如果電力容量不夠,就無(wú)法建網(wǎng)點(diǎn)。”張翔說(shuō)。
此外,超充站面臨成本高、盈利難的問(wèn)題。張翔說(shuō),就現(xiàn)階段而言,超充站建起來(lái)利用率不高,市面上帶有800伏接口的新能源車數(shù)量少,電站需要很長(zhǎng)時(shí)間才能盈利。據(jù)專業(yè)人士測(cè)算,超充車輛占比達(dá)到15%以上時(shí),超充設(shè)備才有盈利空間,按照目前的發(fā)展速度,預(yù)計(jì)需要3到4年時(shí)間。
也正是因?yàn)槌杀竞屠寐实脑?,在高速公路上配備超充樁更難。目前高速上往來(lái)車輛還是以燃油車居多,只有節(jié)假日的時(shí)候,才出現(xiàn)新能源車扎堆充電的情況。“別說(shuō)建超充樁,就現(xiàn)在運(yùn)營(yíng)的這些快充電樁,幾乎都是不盈利的。這意味著,跑長(zhǎng)途時(shí)想實(shí)現(xiàn)充電像加油一樣快,還有很長(zhǎng)一段路要走。”張翔說(shuō)。
超充樁的這筆經(jīng)濟(jì)賬,也影響了消費(fèi)者購(gòu)車的積極性。由于超充樁初期建設(shè)和運(yùn)維費(fèi)用較高,充電費(fèi)就比較高。“我長(zhǎng)期用超充,充200元電在市區(qū)能跑400公里左右,這個(gè)成本其實(shí)比燃油車沒(méi)便宜多少。”北京一位新能源車主表示。
“成本是影響消費(fèi)者選擇的重要因素。”張翔認(rèn)為,“用較高花費(fèi)換取寶貴時(shí)間,目前超充的商業(yè)模式還處于初級(jí)階段,需要一個(gè)培養(yǎng)用戶、打造環(huán)境的過(guò)程。”
高德地圖超充站檢索數(shù)據(jù)顯示,我國(guó)超充站已達(dá)7700余座。超充產(chǎn)業(yè)鏈上,上游的充電設(shè)備制造商有科士達(dá)、盛弘電氣、特銳德等;中游的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)商主要有星星充電、特來(lái)電、國(guó)家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)等。按超充站屬性,則可分為以中石化、中石油、國(guó)家電網(wǎng)構(gòu)成的國(guó)企超充站;以星星充電、特來(lái)電等構(gòu)成的第三方超充站;以蔚來(lái)、小鵬、理想等構(gòu)成的車企自營(yíng)超充站。
“隨著大家對(duì)充電效率要求越來(lái)越高,以及超充樁普及后使用成本的下降,超充樁一定是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。”張翔說(shuō)。
各顯神通織密超充網(wǎng)絡(luò)
萬(wàn)事俱備,只欠東風(fēng)。廣大新能源車主充電何時(shí)能像加油一樣便捷?
今年6月,交通運(yùn)輸部等部門印發(fā)《交通運(yùn)輸大規(guī)模設(shè)備更新行動(dòng)方案》,提出科學(xué)布局、適度超前建設(shè)公路沿線新能源車輛配套基礎(chǔ)設(shè)施,探索超充站、換電站、加氫站等建設(shè)。
政策的出臺(tái)將助力超充站建設(shè)。業(yè)界普遍認(rèn)為,超充樁發(fā)展初期還是需要政府的資助和支持。
“針對(duì)經(jīng)營(yíng)初期超充樁利用率不高的情況,可以通過(guò)補(bǔ)貼的方式,比如按功率、電量給予補(bǔ)貼,或者規(guī)定補(bǔ)貼年限,讓運(yùn)營(yíng)商盡快回本。”在張翔看來(lái),可以通過(guò)出臺(tái)相關(guān)政策等方式,例如要求新建樓盤停車場(chǎng)、商場(chǎng)按比例配置超充樁,來(lái)支持超充技術(shù)的普及。
當(dāng)前,多地積極采取措施支持超充站建設(shè)。目前,廣東省超充站數(shù)量已超千座。這其中,深圳市可謂沖鋒在前。2023年6月,深圳市政府啟動(dòng)建設(shè)“超充之城”。如今,一個(gè)個(gè)紫色外觀的超充站在深圳街頭投入運(yùn)營(yíng)。截至今年10月,深圳累計(jì)建成超充站671座,超充站、充電槍數(shù)量超過(guò)加油站、加油槍數(shù)量。深圳今年底計(jì)劃建成1000座超充站,形成“600米充電圈”。
深圳還基于全市域級(jí)、全自主可控、精細(xì)建模的統(tǒng)一時(shí)空信息平臺(tái),打造“電力充儲(chǔ)放一張網(wǎng)”,讓原本零星分散的充電樁、儲(chǔ)能站、光伏站等電力充儲(chǔ)放資源,以數(shù)字孿生、全景可控的形式接入“一張網(wǎng)”中,為新能源車主提供“一鍵找樁、一鍵充電”等公益性服務(wù),可消除因不同運(yùn)營(yíng)商App端口不一,用戶需要反復(fù)注冊(cè)和充值的煩惱。
有深圳車主表示,依靠超充,自己半個(gè)多月才補(bǔ)一次電,僅需20分鐘,續(xù)航近500公里,可滿足上下班通勤和周末周邊游的需求。充電樁過(guò)去1小時(shí)只能充1輛車,現(xiàn)在可以充3輛,大幅提升了充電站的運(yùn)營(yíng)能力,降低了充電站對(duì)車位數(shù)量、土地空間的需求,達(dá)到了“以時(shí)間換空間”的目的。
在北京,留心觀察的話也不難發(fā)現(xiàn),商場(chǎng)地下停車場(chǎng)、超市前地面停車場(chǎng)等場(chǎng)地新裝了各式各樣的超充樁。北京市發(fā)改委等部門發(fā)布的《本市加快推進(jìn)新能源汽車超級(jí)充電站建設(shè)實(shí)施方案》提出,北京將利用公共停車場(chǎng)、交通樞紐、閑置土地,以及居民小區(qū)周邊綠地小規(guī)模硬化地面,加快推進(jìn)超充站建設(shè)。2025年底,北京將建成1000座超充站。
該方案還明確,支持市屬國(guó)企利用公交場(chǎng)站、現(xiàn)有加油站、環(huán)衛(wèi)站、熱力站建設(shè)超充站,積極探索利用橋下空間建設(shè)超充站;探索利用現(xiàn)有加油站建設(shè)立體超充站,鼓勵(lì)已建充電站升級(jí)改造為超充站。
今年8月,國(guó)家電網(wǎng)在北京建設(shè)的首批超充站正式投入運(yùn)營(yíng)。這些超充站通過(guò)對(duì)充電樁進(jìn)行動(dòng)態(tài)功率分配,可自動(dòng)匹配車端需求功率,使電力資源利用率更高。
國(guó)內(nèi)各新能源車企也在積極建設(shè)自己的超充網(wǎng)絡(luò)。截至目前,蔚來(lái)共建有超充站2279座,小鵬有354座,理想有444座,極氪456座。
嵐圖汽車不久前建成的智慧超充站,不僅配套了自動(dòng)充電機(jī)器人,還配備了全球首個(gè)兆瓦級(jí)品牌超充樁,最快能實(shí)現(xiàn)每秒充電續(xù)航1.7公里。嵐圖汽車計(jì)劃,2025年底在全國(guó)建成200座超充站,到2026年在全國(guó)聯(lián)合部署1000座超充站、超過(guò)10000個(gè)超充樁。
與此同時(shí),中國(guó)超充技術(shù)也正走向海外。今年3月,首座液冷超充站點(diǎn)在土耳其正式上線。該站點(diǎn)配置一臺(tái)華為600千瓦液冷超充主機(jī),能同時(shí)滿足4輛車的快速充電需求。
記者手記
◎楊 雪
電流奔涌,未來(lái)已來(lái)
作為一位燃油車“老司機(jī)”,新能源車充電能不能像加油一樣方便,是我個(gè)人最關(guān)心的問(wèn)題。且不談開(kāi)長(zhǎng)途的“里程焦慮”問(wèn)題,單說(shuō)城市用車,若不具備家用充電樁安裝條件,充電這件事就夠勞神的。
然而,時(shí)代風(fēng)馳電掣,技術(shù)進(jìn)步之快讓我有點(diǎn)跟不上了。隨著超充元年的到來(lái),城市超充樁網(wǎng)點(diǎn)已相當(dāng)密集,新能源車?yán)m(xù)航里程也節(jié)節(jié)攀升??梢哉f(shuō),在發(fā)達(dá)城市圈開(kāi)新能源車已經(jīng)非常方便,只是超充成本會(huì)比大眾預(yù)期要高一些。
除了充電樁,電池也是車主們關(guān)注的焦點(diǎn)之一。大家希望電池不光充電快,還要容量夠大。續(xù)航達(dá)到600公里以上,低溫虧電狀態(tài)下百公里加速不衰減,才能實(shí)現(xiàn)比肩油車的用戶體驗(yàn)。這就對(duì)電池提出了極高的標(biāo)準(zhǔn),電池技術(shù)飛速創(chuàng)新才趕得上用戶的需求。
充電體驗(yàn)的改善,是一個(gè)系統(tǒng)集成的過(guò)程,并不是哪一項(xiàng)特殊技術(shù)的功勞,也不是哪一個(gè)里程碑之后就翻越了高山。大容量電池、電極新材料、特高壓平臺(tái)、超充站……一項(xiàng)項(xiàng)技術(shù)的合力,才能實(shí)現(xiàn)量變到質(zhì)變,從而把曾對(duì)電車不屑一顧的車主拉進(jìn)新能源車使用大軍。相信在此背景下,超充成本、高速路網(wǎng)超充設(shè)施這些問(wèn)題的解決將是水到渠成的事。
目前,技術(shù)發(fā)展進(jìn)程還在加速,電池巨頭與初創(chuàng)公司正在不斷探索快充的倍率極限。4倍、6倍、10倍乃至20倍,隨著增長(zhǎng)倍率不斷攀升,可以預(yù)見(jiàn),充電速度比肩甚至超過(guò)加油,只是時(shí)間問(wèn)題。
現(xiàn)在有新能源車企提出“一杯咖啡,滿電出發(fā)”的愿景。將來(lái),或許還沒(méi)想好喝哪種咖啡,愛(ài)車已經(jīng)充滿電了。到那時(shí),“充電速度”可能不再是公眾關(guān)注的議題,就好像誰(shuí)也不關(guān)心“哪種品牌的汽車加油比較快”一樣。
我們趕上了這個(gè)電流涌動(dòng)的時(shí)代,得以享受科技進(jìn)步帶來(lái)的紅利。從“接線板充電”階段一步步走來(lái)的用戶,幸福感和獲得感肯定超過(guò)未來(lái)“坐享其成”的年輕人——因?yàn)槲覀冇H眼目睹,在新能源車企的激烈競(jìng)爭(zhēng)中,技術(shù)創(chuàng)新為汽車行業(yè)拓展出了一片新天地,就像百年前汽車行業(yè)風(fēng)起云涌的歷史重演。幸甚至哉,未來(lái)已來(lái)。
責(zé)任編輯: 李穎