大功率快充标准落地 尽量减少电池系统能量密度下降以及成本的上升

2021-07-07 09:16:33

随着新能源汽车市场规模的不断扩大,消费者对充电便利性的要求越来越高。为满足更多不同场景下的充电需求,同时提高充电桩的使用效率,快速充电技术再度成为业内关注的焦点。

前不久,中国电动汽车充电基础设施促进联盟(以下简称“充电联盟”)组织召开了“电动汽车快速充电需求及产业准备对接会”,产业相关单位、行业专家以及电网企业、充电运营服务商、汽车制造商、研究机构均参与并就超级快充电池技术进行了深入地讨论与交流。“据有关政策文件精神,公共充电桩应尽量发挥快速补电的作用,充电效率将成为下一阶段充电设施建设运营的重要考虑因素。”中国电动汽车充电基础设施促进联盟技术和认证部主任刘锴在接受《中国汽车报》记者采访时表示,通过调研摸底,大功率快速充电确有需求,考虑到充电标准以及技术路径还未确定等因素,快充需要综合平衡相关要素渐进推广。

♦用户需求迫切 车企积极行动

据刘锴介绍,受有关方面委托,充电联盟近一段时间对新能源汽车行业重点单位的快速充电需求、技术路线以及产业发展情况进行了调研。

数据显示,截止到今年一季度,全国新能源汽车保有量达551万辆,全国充电设施保有量为178.8万根。据测算,其中符合2015版国标的新能源汽车保有量以及充电设施保有量分别约为450万辆和152万根。当前阶段,公共充电设施的充电功率范围主要集中在60kW~180kW之间,充电时长为0.5~2小时。刘锴告诉记者,在调研摸底后发现,随着车辆续驶里程的不断增加,部分用户对更大功率、更快速度的充电需求迫切,希望充电时长能缩短至20分钟甚至更短。这一类用户主要为运营类车辆和部分私家车车主,他们发现,近期,高端车型消费者的快充需求占比约为15%~20%。

事实上,车企已经提前看到市场需求并积极开始相应布局。刘锴指出,目前已有多家车企在进行快充车型开发,包括吉利极氪、广汽埃安、比亚迪、长城汽车、特斯拉等。在今年的上海车展上,起亚EV6全系车型支持400V和800V充电,现代IONIQ 5最新800V高电压平台支持高达350kW超大功率充电,东风旗下岚图汽车近日宣布正在研发基于超高压平台的超级快充技术。

与此同时,零部件供应商也相继发布了支持快充的产品计划,除了此前已经公布快充技术的宁德时代,蜂巢能源首次在今年上海车展上对外发布了全新快充技术和对应电芯,第二代4C快充电芯容量165Ah,能量密度大于260Wh/kg,仅需10分钟就可实现SOC(充电状态)20%~80%,预计2023年二季度实现量产;领湃新能源技术团队表示将实现动力电池4C充电,15分钟可实现充电量从5%提高到85%;舍弗勒全新推出的电机系列产品也能够实现电压等级48~800V、功率等级15~300kW及以上全覆盖。

部分车企还在积极主导根据大功率快充车型推广计划,布局快充充电桩建设。例如广汽巨湾技研研发的基于2015版国标、增加液冷系统的充电枪,支持最大电流600A,充电模块最高电压支持1000VDC,充电桩功率输出不低于480kW,并可升级到600kW。在充电倍率6C下,电量从30%到80%所需充电时间仅为5分钟。

♦安全与成本需做好平衡

不过,多项研究表明,频繁使用快充会对动力电池产生一定的影响。中国汽车动力电池产业创新联盟副秘书长王子冬此前在接受《中国汽车报》记者采访时坦言,不建议用户经常使用快充电桩。在他看来,快充对动力电池的要求较高,因为会在锂离子电池内部产生大量热量,过高的温度会破坏负极材料的粘接性能,从而导致负极活性物质脱离,使电池可逆容量快速衰降、电池性能劣化,严重影响使用寿命。

但如今随着电池以及汽车技术水平的不断提升,车企在致力于大幅提升充电功率的同时,尽力保证动力电池全生命使用周期的衰减符合有关要求,并可极大保障充电安全。对此,刘锴指出,由于大功率快充对动力电池的寿命和安全性有较大影响,需要电池材料、电芯结构、电池管理系统、充电策略等系统性优化,以防电池热失控风险及循环寿命快速衰减,因此实现大功率快充的难点在于如何一方面防止出现热失控采取更多保护措施,另一方面尽量减少由此导致的电池系统能量密度下降以及成本的上升。在他看来,大功率快充需要综合平衡相关要素,渐进推广。

国家新能源汽车创新工程专家组组长王秉刚也表示,快充的应用场景主要有三种,首先是因各种原因需要在公共充电站充电的私人电动汽车,例如出远门或临时发现电量不够以及没有停车位充电条件的汽车;其次是每日行驶里程很长的运营车辆,包括出租、旅游、物流和网约车等;第三则是公交车。“大功率充电技术的应用并不意味着要引导电动汽车能源供给回到传统汽车的加油站方式。”王秉刚强调,在中高端乘用车的设计上,应该同时具备快充和慢充接口,这样的设计比较适合。

“基础设施建设需要从消费者的实际需求出发,从有利于电动汽车健康发展的角度出发,同时还需要考虑电网的负荷能力。”王秉刚认为,综合来看,出于长途旅行和运营车辆的考虑,应当在公共充电桩中布局一定数量的快充桩来满足相应需求,但比例应当符合实际市场需求,数量不应太多。

♦技术路径及标准需尽快明确

在刘锴看来,鉴于快充市场已经启动,为确保行业更健康地发展,采用何种快充路径以及修订相关标准需尽快明确下来。

据悉,因2015版国标对实现更快的充电速度有限制,近段时间整车企业、运营商和相关标准组织在积极探索实现快速充电解决方案时,主要采取两种实现路径:一是以车企为主导的,在2015版国标基础上进行升级、并能与2015版国标充电设施兼容;另一种则是由相关标准组织和部分充电设施运营商、制造商主导的超级充电系统,目前该充电系统不能直接兼容现有的2015版标准,需要配备转接头。

“两种路线差异较大,同时还会给电动汽车用户带来较大影响,因此业内必须尽快确定以哪一种方案为基础,形成快速充电标准。”在刘锴看来,由于未来快速充电车型在整体新能源汽车产品的占比中仍然较小,而存量和新增的大部分电动汽车仍将采用2015版国标快充标准。因此,在2015版国标基础上,升级实现快速充电与现有标准兼容,充电接口不变,有望成为对用户最友好、社会成本最低的解决方案。目前多家车企选择了基于2015版国标,通过升级来实现快速充电的相应车型开发,有关的充电桩也在积极布局中。

“大功率快速充电相关业态的发展应坚持以市场需求和用户友好为导向,快速充电会在一定场景和部分车型上有较大需求,同时换电场景也有快速充电需求,快充技术的发展要在兼顾现有技术形态、标准要求、充电设施保有量等因素的基础上稳妥实施。”据充电联盟理事长董扬透露,充电联盟将尽快编制完成《对大功率(快速)充电调研情况和相关意见建议的报告》并呈报政府有关部门。

关闭
新闻速递