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加速充电基础设施建设,破局电动汽车里程焦虑
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加速充电基础设施建设,破局电动汽车里程焦虑

2022-11-18 10:11:00 来源:安富利

【哔哥哔特导读】全球对碳排放和城市污染的关注度不断提升,推动着汽车行业向混合动力及纯电动动力系统转变,而电池和电机技术的发展也为这一趋势提供了助力。但是,电动汽车和充电桩的关系却陷入了“先有蛋,还是先有鸡”的怪圈。

全球对碳排放和城市污染的关注度不断提升,推动着汽车行业向混合动力及纯电动动力系统转变,而电池和电机技术的发展也为这一趋势提供了助力。但是,电动汽车和充电桩的关系却陷入了“先有蛋,还是先有鸡”的怪圈。为了推动电动汽车的普及,仍需解决以下几大挑战来缓解电动汽车的续航里程焦虑:充电速度必须变得更快,全球的加油站网络需要升级为电动汽车充电设施,以及引入独立的充电站。

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究竟为何如此?研究数据表明,在5兆瓦的充电站完成电动汽车的充电,几乎与加满汽车油箱一样快。2019年3月,特斯拉宣布推出V3 超级充电桩,采用液冷充电线缆,可支持高达250kW的峰值充电功率。尽管电动汽车的能源利用效率高于燃油车,但要让电动汽车全面取代燃油车,发挥同样出色的性能,仍然有一段路要走。实现该目标,需要整合高电压、大电流和复杂的电源转换、滤波及充电管理系统来缩小差距。未来还需部署一些相当复杂的连接器、电缆、继电器、电子转换器和无源器件来提供能与加油站相匹敌的快速、安全的充电设施。

市场研究机构Markets and Markets发布的报告显示,充电桩市场的潜力巨大。据预测,电动汽车充电桩的市场规模将从2017年的32.2亿美元增长至2023年的304.1亿美元,在2018年至2023年之间的复合年均增长率为41.8%。

从电动汽车充电桩的全球分布来看,中国在充电基础设施部署方面已处于世界领先地位。安富利华东区销售总监王航表示:“中国正在快速部署电动汽车充电桩,过去三年全国充电桩保有量的年均复合增长率约为50%。充电桩规模的快速增长在全国形成了庞大的充电设施网络。如今,充电基础设施已遍布全国各个角落,其触角甚至扩展到了偏远的农村。”

“中国电动汽车充电桩市场正以每月新增约30,000个充电桩的速度快速增长。目前的车桩比约为3:1。随着电动汽车的制造和销量在中国持续增长,未来充电桩市场也将迎来进一步扩张。” 王航补充道。

除了制造商的支持,中国电动汽车充电基础设施的部分增长动力来源于“新基建”的建设。新基建吸引着来自全国乃至全世界的投资。“甚至一些互联网公司也在进入这个市场,推动产业的智能化和数字化转型。”王航指出。

王航预计中国充电基础设施在未来几年将保持50%的年均复合增长率。但是,目前国内充电基础设施的利用仍然面临着一些挑战,亟需良好的维护、日常运营以及可持续的盈利模式。他的团队正在帮助客户快速进入这一迅猛增长的市场,同时帮助其降低成本。

交流充电和直流充电,谁主沉浮?

以上数据对于潜在的电动汽车买主而言无疑是利好消息。但是,充电方式、支持的充电基础设施等多方面的差异仍会影响普通用户的使用。

或许目前存在的最大差异在于电动汽车用的是直流电 (DC) 还是交流电 (AC)。由于电池必须使用直流电进行供电,因而这两种充电策略之间真正的区别在于AC/DC转换器是内置到充电桩上还是车上。电网中的电是交流电,因而部分车辆会使用单相或三相交流车载充电机,而后将其整流为适用的直流电。部分车主则希望能够利用充电桩将交流电转变为直流电,以便直接使用电缆传输的直流电为电动汽车进行充电。

相比而言,直流充电通常功率更大,因为充电桩能够使用体积更大、更高效和散热更快的整流电路。除了充电速度以外,直流或交流充电的转换成本是由直流充电网络的运营商承担,还是由用交流电为电动汽车充电的车主来承担,也会影响消费者对充电方式的选择。部分充电标准允许车辆与电网之间的双向充电,因此电动汽车可以作为分布式电源,在用电高峰时向电网反向送电,有利于电网的稳定运行。这种稳定电网的作用反过来还能帮助该充电标准获得当地监管部门的支持。

在当前技术快速发展的阶段,供应商试图通过安装专有的充电器和连接器留住其客户群,而遵循通用标准则可以扩大充电网络使之惠及大众,两者之间存在着矛盾。根据过往的技术发展经验,电动汽车用户需要全面普及化的充电设施,同时消费者在购买电动汽车时也会更多地考虑充电是否方便。未来,充电设施的标准化意义重大,将改变电动汽车充电市场的竞争格局。

连接器领域亟需突破

作为充电电源与电动汽车电池系统之间的接口,连接器的设计至关重要。

Type 1连接器是一种单相交流充电插头,主要在亚洲使用,它能支持高达7.4kW的充电功率。Type 2插头支持三相交流充电,置于家庭车库等私人充电环境中最高可支持22kW的充电功率,安装于公共充电桩则最高可支持43kW的充电功率。特斯拉使用改进版的Mennekes Type 2插头,让其车主实现快速充电。有趣的是,鉴于中国市场的重要性,特斯拉和其他公司又开始在其标准插座旁安装 GB/T快充插座。中国作为全球最大的电动汽车市场正在建立GB/T充电标准。

当前售卖转换器和适配器的第三方行业已经兴起,以支持电动汽车车主使用任意充电桩为汽车充电,但使用适配器和转换器时的充电速度比充电桩自带的连接器要慢。

零部件市场机会正当时

汽车产业规模庞大,全球每年的汽车产量接近1亿辆。汽车行业向电动汽车的转型正在重塑产业格局。以中国市场为例,新入局者可能会从购买汽车向购买出行服务转变,并且从电动汽车纳入电网的趋势中获益。

汽车行业的变革为零部件制造商创造了新的商业机会,在销售现有零部件的基础上他们通过创新迎来了新的机遇。例如,提高用于车载充电机的功率器件的能效,就可以加快交流充电的速度,让电动汽车变得更加实用。这也需要更有效的滤波技术来抑制杂散干扰。如上文所述,连接器的设计将成为影响充电速度的关键因素,也会影响人们对电动汽车续航里程的理解。

所有的技术创新都必须满足不断发展的国家和国际标准的需求,并且在全球范围内批量交付的零部件也需要符合严格的汽车安全和质量标准。随着电动汽车逐渐取代燃油车,移动出行市场也将取代消费电子市场成为新的风口,这也意味着厂商需要加快零部件的开发和认证,以满足电动汽车市场的发展需求。一场电动汽车市场主导权的争夺战已悄然打响。

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