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电动车补能慢?SOC10%-80%充电15分钟 孚能科技800V高压快充

2024-08-07 10:01:43 汽车知识 bianji01

 

凌晨四点的洛杉矶有为篮球梦想追逐的少年,凌晨四点的北京小区有为生活早起排队充电的网约车司机。

“一次充电要充接近2个小时,一天要充两次电。”是当前新能源汽车充电技术瓶颈给予网约车司机们的生活难题。据央视财经报道,为了在冬季顺利出车,司机们只能被迫早起抢占为数不多的快充桩,即便如此也往往抢不到。

随着2021年新能源市场超预期发展,“充电慢、充电难”的产业痛点迅速升级,让网约车司机苦不堪言,也极大程度上影响着广大新能源车主的用车体验,整个新能源行业迫切渴望更高效、更便捷的充电方式。

根据聆英咨询调研显示,针对国内用户对快充和续航里程的实际需求,在众多解决方案中,高电压整车系统(800V平台)和与之配套的超级是目前被大多数整车厂看好的方案,再配以充电倍率较高的新型动力电池技术,届时,应用端“充电和里程焦虑”有望得到显著缓解。

与此同时,中国科学院院士在电动汽车百人会组织的研讨会上也指出,解决充电的后顾之忧,需要更大功率的快充技术,超级快充是大势所趋,行业需要推进电动汽车采用≥800V的更高电压平台。可见,800V高电压平台已是业内公认,能有效解决充电难题的技术发展路线。

目前,国内热销车型电压平台还普遍停留在400-600V之间,比如Model 3 电压平台为400V,搭配其自建超充桩可实现充电15min行驶279km,理论充电倍率约为1.85C,为行业较高水平;续航里程550km,最大充电系统电压为569.6V,可实现25分钟30%-80% SOC的充电速度。

但如果新能源汽车可以搭载800V电压平台,充电倍率可轻松实现2.2C-4C,充电速度则大幅提升。届时,新能源汽车补充能源方面基本可以媲美燃油车,“充电慢、充电难”的新能源历史难题也将迎刃而解。

在整车领域,Taycan已率先将800V电压平台带入量产电动车型,而在动力电池领域,也有极具前瞻意识的企业早早布局800V高电压平台。其中的佼佼者如孚能科技的800VTC超充超压技术,已成为迄今为止业内首个可达到量产的800V高压平台。

从技术储备来看,800V高电压平台的量产,也意味着中国新能源汽车产业已经正式跨入了超级快充时代。只待与整车汽车、国家电力网络协同上量后,里程焦虑将彻底从新能源的字典里消除。

800V高压快充成为里程焦虑“破局者”

自保时捷Taycan首次将800V电压平台带入量产电动车型后,2021年,国内外车企掀起了一轮800V电压平台车型发布潮,以图抢占大功率快充新高地。很显然,800V高压快充已经是业内公认的里程焦虑“破局者”。

根据电功率的公式,P=IU,要让充电功率提升,要么提升电压,要么提升电流。但由于大电流对于充电枪、线缆以及核心部件等会产生很高的热损失,其理论提高上限并不高,目前主流充电枪的最大电流限制500A,所能达到的充电功率大约为200kW,还远不能满足充电需求。

反观提升电压的技术路线,不仅可以轻松实现充电速率的快速提升,还能降低热损耗、减轻整车质量、优化动力结构、提高安全性能,等等。

就目前热销的部分纯电车型而言,其匹配的动力电池直流快充理论平均充电倍率约1C,完成30%-80% SOC至少要30分钟,考虑充电效率和温度等影响,0~100% SOC基本在90分钟以上。一旦需要长途出行,这样的充电效率是用户所不能接受的。

而孚能科技现有的800VTC超充超压平台技术可使充电倍率达2.7C,整包充电等效2.2C。这意味着SOC10%-80%充电仅需15分钟,远远高于当下的充电速度,处于行业领先水平;其下一代产品技术可将这一过程缩短至7分钟,使电动汽车在补能方面可与燃油车一较高低。也就是说,采用这套技术,电动车充电所耗费的时间将被大幅压缩,只在服务区休息片刻吃顿饭的时间,就可以充电达到80%,甚至比加油更省心。

更为重要的是,新能源汽车在搭载孚能科技800VTC超充超压平台技术后,还能在原有电压平台的基础上实现续航里程提高5%。与此同时,高电压带来高功率,与低产热,在显著提升电池安全的同时,可助力整车加速性能轻松迈过3秒破百的门槛,完全碾压普通燃油车,带来非凡的驾驶乐趣。

很显然,800V电压平台为新能源整车带来的是快充时间、安全性、续航能力、动力性能等领域的全方面提高,是汽车电压平台从最初6V蓄电池逐渐提升后,量变到质变的关键节点。

但目前的行业共识是,800V高压充电体系无法一蹴而就,这意味着,在过渡期内,400V-800V系统将是一个共存状态,一辆合格高压电动汽车一定是能兼容高低压平台的。

作为产品的生产者,孚能科技已充分意识到了技术进步带来的短期不足。其800VTC超充超压平台通过BDU内部的智能开关矩阵自动识别桩的电压平台,实现800V和400V的自动切换,兼容国内800V/400V充电桩,也极大程度上方便了用户的选择。

正因如此,默默深耕行业多年的孚能科技凭借其800VTC超充超压技术,在第六届铃轩奖评选中荣获前瞻·动力总成优秀奖;在高工锂电金球奖评选中荣获年度创新技术奖。

孚能科技频繁获奖背后的逻辑是,在新能源汽车大功率快充势在必行的前夜,一个成熟的、可量产的800V高电压平台意义重大。而作为充电倍率可达到2.2C-4C的超充平台技术,孚能科技800VTC超充超压技术为行业解决用户补能焦虑做出了正确示范。

大功率快充重塑新能源汽车补电格局

在孚能科技800V高电压平台技术的引领下,整个行业都在加速向800V高压平台跃进,以图抢占大功率快充新高地。

国际上看,、通用、、等主流车企均宣布了800V高电压平台计划;而在国内,包括岚图、极氪、小鹏、广汽埃安、比亚迪e平台、理想等车企也都加快布局800V快充技术。

根据安信证券预测,2021年国内量产的高电压平台车型包括、比亚迪汉EV、北汽极狐 Hi版等,全年销量预计在7万辆左右;2025年新能源汽车预计500万辆,其中有300万辆将搭载高电压平台。

细分来看,安信证券预计2021-2025年,国内高电压平台车型销量分别约为7、31、73、148、300万辆。2022年至2025年,高电压平台车辆同比增速分别为335.4%、137.7%、101.8%、102.3%。

可以预见,未来几年,搭载高电压平台的车型销量将会呈指数级增长。这也意味着,800V高电压平台光速成为了新能源汽车的标配。

与此同时,与800V高压车型适配的高压大功率充电桩的数量也将联动增长。2021年业内预计将铺设3000+超快充电桩,到2023年数量扩充至10000+。再加上存量桩的升级,未来将有更大功率的充电桩出现在路端。

在高压快充技术-市场-配套的协同作用下,不难推测,里程焦虑将以肉眼可见的速度退出新能源历史舞台。而当充电不再成为烦恼后,“拥挤”的新能源汽车补电格局将会改变,回归到新能源汽车便捷、舒适、绿色的本质。

在新能源汽车回归可持续发展本质的划时代进程中,紧抓核心技术创新“牛鼻子”,率先量产800V高电压平台的孚能科技功不可没。与此同时,快充电池的应用和推广,也一定会引发电动汽车和许多应用场景的革命性变化。

超级快充的普及,让电动汽车成为真正意义上的移动储能装置,通过V2G技术,让电动汽车在电网负荷低峰时充电,电网负荷高峰时放电,深挖动力电池储能价值,优化能源结构,提高能源效率。

同时,超级快充为飞行汽车概念的落地也提供了坚实的理论基础。目前飞行汽车最大的障碍就在于电池,它需要把电池包提到空中去,这就意味着只有高能量密度的快充电池,才能让飞行汽车变为现实。届时,城市交通将从平面变为立体,有望彻底解决城市化带来的交通拥堵问题。

据悉,孚能科技研发团队历时3年攻克的800V超充超压平台,已经和多个汽车品牌进行技术对接,未来该技术也将会覆盖飞行汽车等应用领域,为彻底解决新能源出行的里程焦虑提供全套服务。

而在这背后,是孚能科技长达20多年对电池技术的低调深耕。目前孚能科技拥有全球研发团队1000余人,已掌握数十项自主研发的全产业链核心技术,获得和正在申请的境内外专利超200项。同时,孚能科技深知核心技术创新的重要性,2020年研发投入金额超3.7亿元,比重高达33.21%。

创新技术赋能,引领新能源时代发展

毫无疑问,能有效解决800V高电压平台已是新能源汽车发展的重要方向,但牵一发往往动全身,高电压平台看似只是将电压从400V提升至800V,其背后却是整个系统上的升级换代。

一旦新能源汽车要全面替换成高电压平台,整个产业上下游都将产生新的需求空缺,原有的大部分元器件都需要重新开发、设计,从而来匹配高电压平台。同时,大倍率快充容易产生析锂,且一旦充电倍率达到4C以上,会极大程度上影响电池的稳定性,这就对现有电池技术尤其是BMS技术构成了极大的挑战。

其中最典型的莫过于由于达到材料极限,原本在新能源汽车产业中如火如荼的硅基IGBT芯片,被具备耐高压、耐高温、高频等优势的碳化硅取而代之。碳化硅功率器件不仅在耐压和损耗水平上都能满足800V电压平台的需求,还具备进一步拓展至1200V电压平台的潜力。据安信证券测算,2025年国内新能源汽车碳化硅功率器件的市场规模有望达到60亿元。

下游车、桩、充电网络联动升级的复杂程度同样远超想象。一个不争的事实是,当前的电网条件短期内无法支持密集的超级充电桩建设,如何合理分布,将有限资源最大化利用,来满足车主的出行需求,其中包含了复杂的大数据计算,以及“规划驾驶员行程”等智能化科技。

里程焦虑带来了高压充电平台的需求,而高压充电平台又创造了上下游的全新需求,从而改造升级了整个行业,一个行业往往就是在需求和技术的反复拉扯中螺旋向上。

正如孚能科技董事长王瑀博士在2021年高工锂电年会上所言:“绿色发展新时代赋予锂电产业驱动碳中和实现的新使命,引领行业走向产品力革新共创、产业链协作共赢、可持续发展共荣的新征程。”而全球能源互联网也将是发展低碳经济、实现能源变革转型的系统性解决方案平台。在800V高压快充的大跃进中,孚能科技800V高电压平台已经为行业迈出了至关重要的第一步。

目前,孚能科技正与国内外多家大型整车企业进行800V高电压平台项目对接,将该技术应用于新开发的合作车型上,致力于推出行业高竞争力的产品。随着800V高压快充上下游体系的不断成熟,动力电池企业产能扩张已成趋势。针对于此,孚能科技在江西赣州、江苏镇江的生产基地都在加足马力,并且在安徽芜湖同步投建年产24GWh电池项目,还计划在中国、欧洲和北美再建立新的生产基地,完善全球布局,服务全球整车客户。预计2025年,孚能科技及合资公司的动力电池产能投入将达到120GWh,保障全球客户动力电池的需求。

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