技术性话题 · 2023-08-31 0

2023年,对未来五至十年纯电动汽车领域技术与发展方向分析,1000公里续航、超高压平台、超高速充电站、统一协议自动充电对接装备、四轮独立电机驱动

自世界首辆量产纯电动汽车诞生至今,在全球车企共同努力下,从2019年开始,储能系统、驱动与控制、动力系统、整车架构,都在不断进步升级。本文对未来5~10年新能源领域纯电动能源与动力技术,以及具有划时代和里程碑意义的技术实现展开分析、预测和设想。作者:开鑫

1000公里续航——纯电动汽车的里程碑

虽然储能技术进步缓慢,但预计每1年至少能够提升10%的能量密度。

预计未来3~5年,等速法工况续航达到1000公里的纯电动汽车会出现。

当然1000公里续航将是纯电动汽车的里程碑意义,意味即使在最恶劣工况下续航里程也能够达到500公里以上。

但是随着超高速充电技术应用,续航里程已不再是唯一技术指标。

因此未来10年内,大部分纯电动汽车的续航主流将会以700~800公里的续航能力为水平线,主要是为了成本考量。而高端电动汽车会瞄准1000公里续航为目标和卖点。

储能系统能重比——储能技术的主赛道

未来3~5年内,功率与能量密度依旧是主要衡量储能技术的首要指标,但与此同时,对重量的控制也很重要。到一定程度后,能量重量比(能重比)才会被人们重视起来,而这至少需要5~10年时间。

如何在同等的重量下,提高能量密度将会是衡量储能技术先进程度的关键指标。

1000V、1250V、3000V超高压平台——车企技术的主赛道

储能系统、电控系统、电驱动力系统,三个主要系统都可以轻易实现高电压。未来3~5年左右1000V或1250V高压平台会逐渐成为主流。现阶段800V只是一个短期过渡。

而1500V到3000V将会是一个重要门槛,因为继续进一步提高电压等级会更难实现。预计10年内实能够现到1500V~3000V电控与电驱动力系统等级。

但是更高的电压等级可以带来更强的性能、功重比、能效比、更低的损耗。因此高电压平台将会是未来10年内的主流趋势,是各个车企竞争的主赛道。

超高速充电站——商用及能源类服务商的主赛道

随着电动汽车的超高压化电控系统普及,对商业化的超高速充电服务提出了更高的要求。未来3~5年内,商业化充电站将会出现并普及储能式超高速充电站。

1250V、1500V电压等级的超高速充电站,在峰值600A,持续500A的充电电流情况下,每小时理论充能650KWH。这个功率值相当于每小时充能约5000公里续航(假设百公里电耗为13KWH/100KM),换算每分钟充入大约80公里的续航里程,充能速度已经可以媲美燃油车。

而2000~3000V电压等级的超高速充电站,相比之下,能够将上述充电功率提升2倍,每小时充能达到1万公里,换算每分钟充入续航里程可达到170公里左右。

但是短时间超高功率需求,对电网负荷造成严重冲击,因此必须附带解决方案:

第一种解决方案是储能装置本地化:平时将电网电能储存至超充站本地的大容量储能装置中,至少能储存20~50MWH(也就是至少能为30~70辆车同时提供一次超高速充能的量级)。并提供升压转换为超高电压,提供大功率超高速充电服务。

第二种解决方案是电网干线就地部署方案:将超高速充电站建设到距离电网干线比较近的地方,可以更便捷的获得大功率电力供应,而不会过多影响电网稳定性。但仍需要建设本地能量储存装置以平衡电网负荷冲击。

由于超高速充电站建设成本非常高,是传统快速充电站成本的至少10~30倍。因此初期超高速充电站站点数量会比较少,拿中国国情为例:每个主要城市至少会有4~6个站点,大中型城市会至少有2~3个站点,普通城市至少1个站点,高速公路每个服务器至少1个站点。

但是超高速充电的优势在于充能速度极快,搭配上自动化对接充电设施装备后,可以完全媲美并超越传统燃油车加油的时间消耗,所以大部分人还是愿意使用这些服务的。因为未来超高速商用充电网络,将会是各个商用充电服务提供商及能源解决方案提供商的主赛道。

自动化对接充电协议及充电设施装备——统一标准的必行之路

用于替代人力连接充电接头的自动化对接充电设施装备,需要车端与充电桩端共同匹配实现。目的是解放双手,车只要停好,充电设施就能自动对接充电插口,并自动进行识别充电。用户随时可以用预存的费用或预设扣款方式进行支付与扣款,大大提升了纯电动汽车的使用便利性。

这将会是未来3~5年内各个车企以及能源企业主要竞争的点。预计未来3~5年会出现至少两三种自动化对接充电协议与装备,但是随着时间推移最终会统一,这需要10年左右时间。希望各个车企与能源服务设施企业能联手实现统一标准。

四轮独立电机驱动系统——车企的炫技之路

这不是一个新鲜的事物,至少目前已经有车企在研发它。

四个车轮,每个车轮独立电动机,实现更优秀的性能、更好的能效比,并为用户提供极佳的驾驶体验与感受。这个技术在未来3~5年主要会应用在越野车以及高端车型上。

而后10年内会逐渐成为豪华和性能的代表,普及到大多数纯电动车型。

四轮独立驱动可以实现完全功能的四轮转向,并提高恶劣天气与路况下车辆的安全性、操控性与稳定性。也是未来各大车企必将耗费资本投入的技术方向,炫技之路之一。