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發(fā)展大功率充電技術(shù)需循序漸進(jìn)

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發(fā)展大功率充電技術(shù)需循序漸進(jìn)

發(fā)布日期：2022-05-23 作者：轉(zhuǎn)載于網(wǎng)絡(luò) 點(diǎn)擊：


電動汽車是新能源汽車中最重要的組成部分，截至2022年3月底，我國新能源汽車保有量達(dá)891.5萬輛，其中純電動汽車保有量724.5萬輛。另據(jù)中國電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進(jìn)聯(lián)盟（以下簡稱“充電聯(lián)盟”）統(tǒng)計(jì)，截止到2022年3月，我國公共充電樁保有量已達(dá)到123.2萬個。無論是新能源汽車保有量還是充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，我國都走在了世界前列。
動力電池是電動汽車的核心零部件，近些年來隨著研發(fā)力度的持續(xù)加大，電池性能不斷提升、成本不斷下降。與2012年相比，2021年動力電池單體比能量提高了1倍，銷售價(jià)格僅為當(dāng)年的1/4，充電倍率也顯著提升。目前，已有主流電池企業(yè)根據(jù)整車企業(yè)需求開發(fā)充電倍率達(dá)到3C及以上的動力電池，10～20分鐘充電容量可達(dá)80％，循環(huán)1000周左右，電池SOC（荷電狀態(tài)）保持率在95％以上。
對動力電池而言，大功率充電的難點(diǎn)在于如何平衡因增加防止熱失控采取的措施而導(dǎo)致電池系統(tǒng)能量密度下降以及成本上升的問題。因此，大功率充電需要綜合平衡相關(guān)要素漸進(jìn)推廣。經(jīng)過約10年的發(fā)展，動力電池的技術(shù)性能已逐步適應(yīng)大功率充電需求，電動汽車已基本具備和傳統(tǒng)燃油汽車進(jìn)行市場競爭的最關(guān)鍵要素——即兩者之間相近的能源補(bǔ)給效率。
充電聯(lián)盟曾在2021年上半年對電動汽車大功率充電相關(guān)情況進(jìn)行調(diào)研，并完成相應(yīng)的研究報(bào)告。在該報(bào)告中，將大功率充電定義為充電功率在350kW以上，充電10～15分鐘（與傳統(tǒng)燃油車的加油時(shí)間接近），以單槍方式給車載動力電池傳導(dǎo)充電的技術(shù)。由于傳導(dǎo)大功率充電的充電電流超過250A，充電電壓可達(dá)1000V，部分技術(shù)要求超出了2015版國標(biāo)所要求的充電接口及通信協(xié)議的參數(shù)范圍，因此需采取必要措施進(jìn)行溫度管理以及充電過程控制，才能適應(yīng)大功率充電要求。早在2017年，充電聯(lián)盟已就大功率充電有關(guān)情況對整車企業(yè)進(jìn)行了摸底，發(fā)現(xiàn)乘用車量產(chǎn)車型的電壓平臺普遍集中在300～500V之間，而充電電流則普遍不到250A。
基于行業(yè)現(xiàn)狀，近日工信部發(fā)布了GB/T 20234.1《電動汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置第1部分：通用要求》推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)的征求意見稿（以下簡稱《征求意見稿》）?！墩髑笠庖姼濉吩?015版國標(biāo)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步明確了3項(xiàng)內(nèi)容：一是交流充電接口和直流充電接口的型式與尺寸分別在GB/T 20234.2和GB/T 20234.3的基礎(chǔ)上保持不變；二是提出液冷系統(tǒng)作為主動冷卻的常見方式，在不改變2015版國標(biāo)接口尺寸和具備主動冷卻條件的前提下，為充電電流提供最高至1000A的電流優(yōu)選值；三是提供1000V和1500V的電壓優(yōu)選值供行業(yè)選用。根據(jù)上述技術(shù)指標(biāo)，可以滿足高達(dá)1000kW的充電功率，為動力電池及電動汽車留出了足夠大的技術(shù)發(fā)展空間。此次修訂，除了規(guī)定為適應(yīng)實(shí)現(xiàn)大功率充電所需要的高電壓大電流及其所必需的熱管理要求外，還針對2015版國標(biāo)在近7年的行業(yè)應(yīng)用中所暴露出來的其他操作性問題和潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，是在保持新能源汽車及充電設(shè)施平穩(wěn)發(fā)展基礎(chǔ)上所做的一次系統(tǒng)性修訂。
調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，有65％的被調(diào)研企業(yè)（包括11家整車制造企業(yè)、3家設(shè)施運(yùn)營企業(yè)和1家設(shè)施制造企業(yè)）明確表示，希望國家層面盡快在2015版國標(biāo)基礎(chǔ)上升級以滿足大功率快充的應(yīng)用需求。目前，市場上已有多款車型續(xù)駛里程在500公里以上，多家企業(yè)還將陸續(xù)推出續(xù)駛里程在700～1000公里的車型。隨著車輛續(xù)駛里程的不斷增加，不少用戶迫切需求更大功率的充電技術(shù)和更快的充電速度，希望充電時(shí)長在20分鐘甚至更短。而按照2015版國標(biāo)充電接口的要求，續(xù)駛里程在450公里及以上的電動汽車直流充電需要1～2小時(shí)甚至更長時(shí)間。在“里程焦慮”已基本解決的情況下，“充電焦慮”將成為電動汽車市場化路上最大的攔路虎。目前，用戶的“充電焦慮”主要是由于自用充電樁建設(shè)難度較大、公共充電點(diǎn)位布局不夠合理和公共充電樁充電功率較低這3方面原因造成。根據(jù)《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》，我國將推廣“智能有序慢充為主、應(yīng)急快充為輔”的居民區(qū)充電服務(wù)模式，加快形成適度超前、快充為主、慢充為輔的高速公路和城鄉(xiāng)公共充電網(wǎng)絡(luò)。為此，一方面要進(jìn)一步破解充電樁進(jìn)居民區(qū)難題，結(jié)合智能有序充電技術(shù)加大居民區(qū)自用慢充樁的建設(shè)力度，以實(shí)現(xiàn)用戶回家充電的遠(yuǎn)期愿景；另一方面，要有針對性地建設(shè)點(diǎn)位布局合理、設(shè)施數(shù)量適當(dāng)，能夠?qū)崒?shí)在在發(fā)揮應(yīng)急補(bǔ)電作用的大功率快充網(wǎng)絡(luò)。
在自用充電設(shè)施得到大力發(fā)展后，沒有改造空間的老舊居民區(qū)的電動汽車用戶，出租車、物流車等時(shí)間成本較高的運(yùn)營車輛用戶，以及高速公路長途行駛的車輛用戶這3大類群體的充電需求將較多依靠大功率快充網(wǎng)絡(luò)來滿足。
從調(diào)研情況看，由于大功率充電需要優(yōu)化動力電池安全管理和提高車輛電壓平臺，成本會增加15％～20％。因此，相當(dāng)長一段時(shí)期內(nèi)，車企僅會針對運(yùn)營車輛、高端私家車型配備滿足大功率充電的動力能量系統(tǒng)?？傮w來看，發(fā)展大功率充電技術(shù)，需要綜合車輛安全管理、高壓器件自主可及以及成本等因素，是一個循序漸進(jìn)的過程。發(fā)展大功率充電技術(shù)能有效緩解充電焦慮，不過需要設(shè)施端和車輛端的緊密協(xié)同，以保障充電設(shè)施行業(yè)平穩(wěn)有序發(fā)展。


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