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)和与之配套的超级充电桩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,中国科学院院士欧阳明高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,比如特斯拉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;比亚迪汉EV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,保时捷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、线缆以及电池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,现代、通用、大众、奔驰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、吉利极氪、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极氪001、比亚迪汉EV、北汽极狐阿尔法S 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。
在迎面而来的全球碳中和“大时代”背景下,能源与交通领域的深度融合正在加速推进,技术创新将在这场巨大的产业变革中扮演越来越重要的角色,而以800VTC超充超压技术作为重要抓手,孚能科技在这场可持续发展的竞争中已经抢占先机。未来几年,孚能科技也将会作为中国新能源品牌国际化的头部主力军参与到这场全球竞逐,从而创造新能源时代的无限可能。
（郭健东 ）
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