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电车的下半场:补能
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纯电动车发展到今天,续航痛点已经基本解决,主流电车目前已能提供500~700公里的工况续航,可基本满足日常城市通勤出行需要,即便在冬季开暖风行驶或高速长距离行驶等恶劣工况下,实际续航较工况续航打6折后也有300~420公里,也基本可以满足冬季城市通勤出行或长途旅游探亲出行的需要了。

那么用户还在普遍吐槽的,就剩下「补能」这一个痛点了。的确,相比燃油车,电车的补能体验才是最大的差距。如果说2025年新能源车的市场格局将基本稳定的话,那么就要看未来三年, 车企在补能体验上做了哪些改进了,这将极大程度的影响2025年的市场份额和地位。

改善补能体验的候选技术路线有以下三个:800V高电压平台、高倍率电池、可换电系统。下面逐一分析这三条技术路线的利弊:

1、800V高电压平台。

充电速度受两个因素的共同影响:电池最大充电倍率(对应的需求电流)、电桩最大输出电流,以两者中的较小值为准。假如当电池以最大倍率充电时,其需求电流如果小于电桩最大输出电流,这种情况下,提升电压并不能进一步缩短充电时间。以200Ah、400V(80度电)电池为例,假设其最大充电倍率1.2C,即最大需求电流240A,不超过电桩的最大输出电流,30-80%充电时间为25分钟。如果将其改为100Ah、800V的电池, 其最大充电倍率仍然是1.2C,30-80%充电时间仍然为25分钟,并不会缩短,虽然其最大需求电流降低到120A。

由此看出,只有当 电池最大倍率充电需求电流 高于 充电桩最大输出电流 时,高电压平台才是有意义的。因此,高电压平台主要适用于大容量电池或高倍率电池。例如120度电的电池,300Ah、400V的串并联形式显然不如150Ah、800V的串并联形式好,后者在1.2C倍率下最大需求电流只有180A,而前者在1.2C倍率下的需求电流高达360A,超过了电桩普遍最大输出240A电流的能力。

所以,300Ah、400V的优势是兼容性好,劣势是充电速度无法得到充分发挥。150Ah、800V的优势是兼容性差、但在能兼容的电桩上可以保持很快的充电速度。

而那些低倍率的电池,反而使用400V平台有低成本的优势。例如,同样是120度电的电池,假如其最大充电倍率只有0.8C,那么300Ah、400V的串并联形式,最大需求电流就只有240A,不超过电桩普遍最大输出240A电流的能力。反而150Ah、800V的串并联形式,就算最大电流需求只有120A,也并不能减少充电时间。

2、高倍率电池。

以目前的电化学技术来看,电池的倍率和能量密度是两个相反的、不可兼得的指标。插混车用的电池密度较小,带电量也小,但倍率很高,往往支持4C~8C充电、8C~16C放电,纯电车用的电池密度较大,带电量也大,但倍率较低,往往支持0.75C~1.5C充电、2.5C~5C放电。如果要提高电池的充电倍率,就必须适当降低电池的能量密度,也就是带电量,将会导致续航里程有所下降。

那么续航里程和充电速度哪个更重要呢?这个问题没有标准答案,不同的人有不同的需求。但普遍反映是跟充电基础设施的完善程度相关。如果快充站很多,且很好用,前往充电很便利,大多数人更愿意降低续航里程,换取提高充电速度,毕竟降低续航里程还有一个好处就是降低电池成本。今后随着充电基础设施越来越完善,相信电车的发展趋势是以提高充电倍率为主要方向,而不是持续增加电池带电量和续航里程。

那么倍率提高到多少最合适呢?以目前最大功率的公用充电桩普遍支持最大电流240~250A、最高电压1000~960V,最大输出功率240kW为依据,假如电池容量为72度电,采用82Ah、880V、最大3C倍率的串并联形式较为合适,最大电流为246A,基本不超过电桩最大输出电流能力,3C的倍率可实现30~80%区间只需要充电10分钟,相比1.2C在该区间需要25分钟,大大缩短了充电时间。

3、可换电系统。

上述3C倍率电池只能实现30~80%充电10分钟,10~90%充电20分钟(假设80%~90%区间需降速到1C倍率),仍然显得较慢,而且要求电桩输出功率高达240kW,对于充电桩背后的电网容量要求较高,这种高功率的电桩建设数量势必受到限制,或者电桩背后需要加挂储能调峰系统才能达到峰值功率,电网改造和增加储能设备都将带来的较高的成本。

换电则是另一种解决思路,不论电池容量多大,满血复活只需要5分钟,把电池充电的时间放在车外,降低了电网扩容改造的压力,也无需加挂储能,换电站的后备电池本身就可以认为是一种储能。

显然换电是三种技术路线中最快捷的补能方式,同时还带来了车电分离,电池独立维护保养的运用管理模式。但换电也带来了弊端:电池包的尺寸需要标准化,对于尺寸各异的乘用车,难以做到一个电池包尺寸适配所有车型。如果采用多个小电池包以不同数量叠加的模式,又会造成车载电池包接口数量增加、电池包内空间利用率降低的弊端。

所以,大家认为哪种方式更有前景呢?欢迎评论区留言。

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