800V平台汽车即将扎堆来临,充电桩需要做哪些改变?


自从2019年保时捷首先在Taycan上推出800V高压电气架构,搭载了800V直流快充系统,并支持350kW大功率快充后,将800V高压平台引入了汽车。不少在400V平台做得不太好的主机厂商,及想在新能源汽车领域继续保持技术领先的主机厂商和Tier 1厂商都加入了800V高压平台的大军。


比如现代和起亚都已经发布了基于800V高压平台的车型,比亚迪、长城、广汽、小鹏、蔚来、极氪等国内主机厂商在2021年相继发布了800V高压平台推出计划。而且今年比亚迪2022版海豚成为了其800V架构e-platform3.0的首款量产车型,小鹏基于800V高压SiC平台打造的G9即将量产。预计今年和明年将会有更多基于800V高压平台的量产车型推出。一时看起来800V高压平台将成为未来几年主机厂商们强力打造的平台。

800V高压平台带来的一大好处就是可以实现更高功率的快充,就如消费者熟知的手机快充一样,能在短时间内将电池充满,这样就能在一定程度上缓解驾驶员的里程焦虑了。当然,这需要充电桩与之配合才能实现,那么,升级到800V高压平台后,充电桩会有哪些改变呢?

充电桩的成本及800V充电桩的内部升级

一般来说,快充直流充电桩有3个最为核心的零部件,即充电模块(交流转直流)、充电枪和线缆,以及主控板。

现在的直流充电桩的功率范围很广,从20kW到350kW的都有。一般来说,充电桩的功率越大,充满一辆车所需的时间就越短。比如,一个20kW的充电桩让一辆汽车充满电的所需的时间是120分钟的话,50kW的充电桩需要48分钟;而如果使用350kW的充电桩,只需要7分钟。

目前市面上比较主流的充电模块是15kW、20kW和30kW,当然也有一些功率密度比较高的60kW,甚至100kW的模块。以120kW快充直流充电桩为例,主流的做法是使用4个30kW的模块进行组合,一般质量好一点充电模块,单个模块的价格在2000元左右;充电枪线如果是5m长的话,价格在5000元左右;主控板的成本在1500元左右;再加上触摸屏、GPS互联网模块、壳体、内部线束,以及继电器等。一个充电桩的成本大概在300元/kW。

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图:小鹏与基于800V高压平台车型G9匹配的超级快充充电桩(拍摄:程文智)

那么充电桩升级到800V以后,充电桩会有哪些改变呢?有充电桩业内人士表示,这需要分两个层面来看,一是,如果仅仅是电压升级到了800V,那么现有的充电桩结构和技术是可以满足需求的,不需要做任何改动,因为整个充电模块电压平台根据车型的发展,从200V、500V、到750V,现在最宽可以做到250V~1000V全兼容电压平台,也就是说仅仅提高电压,充电桩的内部结构不会有升级。

二是大功率大电流,或者电压升级到1000V以上,那整个充电桩的架构将会发生改变。目前主流充电桩是一体机,而高压大功率平台要做分体机,一个设备前面带出几个终端,所有充电模块集中放在设备里面。整套系统下,还需要更换能够承受高电压高电流的继电器线束,云端群管群控技术也要升级。

从传统充电桩升级到800、1000V以及500kW以上大功率充电桩,是两套技术路线,整个变化非常大。
采用分体机原因有以下几点:
1)模块太多,没有办法都放在一体机;
2)分体机解决散热、线束分布、整体成本管控问题;
3)大功率充电核心技术在于液冷散热。传统风冷无法达到大功率设备散热要求(要达到要求体积更大),需要液冷充电模块散热,主机+枪线都要液冷。液冷管路排布和材料有高技术壁垒。

800V汽车充电桩有量产了吗?

从设备生产厂商的角度来看,有不少厂家在做大功率充电技术的储备,但基本没有量产。在5月份深圳举办的粤港澳国际车展上,小鹏展示的与其800V高压平台车型G9配套的超级充电桩目前也还没有部署。

有业内人士认为,设备生产厂商短期内不会大批量生产或者投放真正意义上的大功率设备。有些主机厂商,比如保时捷有推出大功率充电的车,其充电桩是定制的,也就是说他们先招设备厂商下单,设备厂商接到订单后,单独开发或做技术储备来配合主机厂开发制造专用的充电设备。

目前国内的大部分充电桩设备厂商还停留在组装厂阶段,也就是说他们没有充电模块和枪线技术,主要是采购组装模式。因此,国内充电桩企业众多,竞争也相当激烈。不过近几年这个情况已经有些改变,有部分厂商开始走自己的技术路线了,比如往大功率、无感充电方面发展。

当然,这些都是需要研发投入的,目前国内大部分设备厂商不具备大量研发投入的实力,因此真正掌握大功率充电技术的国内玩家不多。

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图:蔚来的充电桩

据电子发烧友网了解,目前充电模块厂家主要有艾默生、台湾台达、华为、中兴、英飞源、动力源、优优绿能等几家;充电枪厂商有菲尼克斯;枪线厂商方面,液冷枪线国内厂商的产品目前还不成熟;设备运营商主要有特锐德(特来电母公司)、中恒电气(市占率高)、国电南瑞(国网系统)、星星充电。

大功率充电桩遇到的挑战及解决办法

大功率充电桩看起来很美好,但预计近3年不会普及,可能会在5~8年后会有可能。因为虽然大电网能够承受大功率的汽车充电,但充电场一般都是建立在商场或者停车场,电力很难得到满足。目前的解决办法有三个:

一是同步系数,多台充电桩同时满功率供电的概率不大,就可以从配电的角度看,不一定要所有的充电桩都满功率配电,统一分配;

二是大功率软件控制。车辆充电不是平直的,而是先升压、后平稳、往后越慢,梯形曲线。软件能够控制充电场中充电桩的功率分配,比如有些车刚开始充或快充满,就降功率,电力转移到需要满功率供电的车,做调配。如果不做调配,任何一个场地电量不可能满足大功率快充;

三是增加投资做增容,比如增加储能。但对投资成本、土地面积、电网负载要求更高。北上广等大型城市(土地资源、电力资源压力大)不具备满功率运营的电力条件。

结语

从各大主机厂商和Tier 1厂商的产品规划来看,未来800V高压平台会成为新能源汽车的主流平台,毕竟他们都想要汽车有更多的亮点来吸引消费者,与之配套的充电桩厂商也在积极做技术储备,但国内厂商在这块目前技术储备还略显不足,还需要继续投入。



2022-06-23 11:32:26


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