【导语】 2019年底,特斯拉在中国的首个V3超充桩正式落地,在液冷的设计下,这个超充带来了最高250kW的充电功率。
2019年底,特斯拉在中国的首个V3超充桩正式落地,在液冷的设计下,这个超充带来了最高250kW的充电功率。液冷超充桩的出现,为电动车的补能带来了新的突破,例如对于特斯拉的Model3而言,使用V3超充桩充电15分钟可以增加250公里的续航。
正如消费者对手机快充的看重一样,电动车充电速度以及配套充电基础设施,也是消费者在购车时看重的一环。随着汽车电气架构的快速革新,不少电动汽车企业都推出了800V高压平台车型,对于这类车型而言,只有360kW以上的充电功率可以赋予用户优质的超充体验,这也使得目前的超充市场出现了供给缺口。
以去年宁德时代发布的神行超充电池为例,就宣称“充电10分钟,神行800里”,但这类电池对充电桩的充电功率要求明显更高,而可以做到更高功率的液冷充电桩恰恰给到了补齐这个缺口的机会。根据海外研究机构Introspective Market Research的统计,电动车液冷充电桩在2023年的市场规模为4.65亿美元,预计将在2032年达到28.68亿美元。年复合增长率高达22.4%。
2023年,华为数字能源发布了新一代的全液冷超充解决方案,并率先落地川藏线。其主机端额定功率为600kW,最高可以扩容至720kW,最大电流达600A,实现“一秒一公里”,做到即充即走。在全液冷结构下,华为宣称其E2E效率可以做到95.5%。更重要的是,华为的全液冷超充桩支持200-100V的充电范围,适配特斯拉、小鹏、理想等乘用车以及货拉拉等商用车。
华为全液冷超充桩 / 华为
特斯拉最新的V4超充桩也可以做到极高的功率输出,最大电流可达615A,最高电压支持1000V。不过目前特斯拉唯一的800V电动车只有Cybertruck,所以特斯拉对V4超充桩的充电功率进行了限制,目前最高只能到达350kW,且只有少数区域部署了少量的V4超充桩。
反观国内的新势力厂商在液冷超充方案上进展飞速,不少都推出了600kW以上的超充站方案。比如极氪的800kW V3极充站、小鹏的800kW S5液冷超充站等,就连主打快速换能的蔚来,也推出了640kW的液冷超充桩。
除了更快的补能速度这一明显优势外,全液冷超充带来的另一大优势体现在充电枪上。由于线缆的发热量随着电流增加而增加,所以在依赖自然辐射的情况下,只能靠更大截面积的枪线解决散热问题,徒增成本和重量。然而在液冷充电枪线中,冷却液能够带走电缆产生的热量,支持更大电流的传输,因此液冷充电枪重量更轻,可以轻松做到单手操作。
放到整个充电桩市场维度来看,液冷超充桩目前还属于占比很小的一环,这也是因为大功率超充桩在成本、配电上存在的问题导致的。可随着2023年800V高压快充车型扎堆上市,对全液冷超充桩建设的推进起到了积极作用。
拿华为举例,其计划于2024年在全国340多个城市和主要公路部署超过10万个全液冷超快充充电桩。考虑到成本问题,这类自营超充站的建设还是应该交给车企本身解决,而2C快充级别的充电桩则交由第三方充电桩运营公司大规模铺设。
640kW 全液冷超快充桩 / 蔚来
尽管前期投入过高,但后期的维护运营成本倒是有所减少,因为液冷充电桩工作温度低、维护频率低,整体的设备使用寿命显著更长,可达10年以上。再加上不少供应商都推出了模块化可扩展的方案,液冷模块拆卸方便,也支持后续升级至更高的功率。甚至为了更好地做到远程运维,这类充电桩还集成了远程诊断、充电数据分析以及OTA等技术。
配电问题也是不少充电桩运营商担心的点,因为电动车充电行为往往与居民的日常符合曲线存在重合,所以超充桩会对安装地点的电网带来一定稳定性冲击。由于超充桩的瞬时功率较高,如果依赖现有电网大规模部署的话,很容易在高峰期引起电压偏移,如果靠配网升级的话成本更是不可估量,基本不在考虑范围内。
不过好在现在液冷超充桩的供应商,往往都已经搭配微电网、光伏站、储能系统等解决方案,在免改市电的情况下,就可以实现扩容。
在充电桩的各大零部件中,外壳和各类结构件的成本占比为15%到20%左右。充电桩外壳需要经历激光切割、折弯、冲孔、焊接和表面处理等一系列工艺,并对尺寸、表面质量和装配进行严格检查,才能投入商用。相较于自然冷的充电桩,液冷的超充桩对于外壳/柜体的钣金工艺要求更高。
传统的充电桩虽然不能承受极其恶劣的工作环境,却也需要具备一定的耐候性,部分充电桩的防尘防水等级甚至可以做到IP55甚至IP65,同时还要有一定的防盐雾性能。所以在充电桩外壳部件的加工中,需要做到精确的折弯和冲孔操作,确保产品密封性和安全性。
不过这还仅仅是针对外部防护而言,如果是液冷主机,更是提高了防尘防水等级的下限,内部的密封性和安全性同样需要得到保障。这类主机往往会带板带液运输,需要做到不漏液,且其水电隔离设计做到不漏电。与此同时,如果想要进一步提高液冷的冷却效率,也可以采用更复杂的结构设计,优化液体接触面积、流速等。
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