新能源汽车800V高电压平台专题报告:技术升级带来产业新机遇

提升补能效率是新能源车技术发展的重点之一,800V 高压快充平台渐行渐 近。续航能力及补能效率是部分消费者在购买新能源车时的顾虑。当前大部分电 动车的续航里程在 700 公里以内,在电池能量密度短期内提高程度有限的前提 下,众厂商纷纷将目光投向了补能效率上。目前多数新能源汽车采用的是 400V 电压平台,而在 2019 年保时捷发布全球首款搭载 800V 电压平台的汽车,拉开了 800V 高压平台的序幕后,近年来我国车企也掀起了新一轮的发布热潮,其中包括 比亚迪、小鹏、吉利等等车企。未来,随着 800V 高压平台相关配套设施的建设 完善,其将降低新能源车用户的补能焦虑,并带领电动车进入全面快充时代。

我国新能源汽车市场发展迅速,新能源车保有量已突破千万辆。我国是全球 最大的汽车生产国,国民对新能源车的接受程度正逐渐提升。2022 年,我国新能 源汽车产销量分别为 704.1 万辆和 687.2 万辆,同比均翻倍增长。截至 2022 年 12 月末,我国新能源汽车保有量为 1310 万辆。

我国新能源车渗透率已超 20%。2022 年 1 月,国务院印发了《“十四五”节 能减排综合工作方案》,提出到 2025 年,新能源新车销售量达到汽车新车销售总 量的 20%左右。2022 年,我国汽车产销量分别为 2702.1 万辆和 2686.4 万辆, 分别同增 3.4%和 2.1%,新能源汽车产销占新车比重为 26.1%和 25.6%,2025 年 20%的渗透率目标已提前达成。我国新能源车市场以纯电动车为主,约占 75%。新能源汽车可分为纯电动汽 车(EV)、混合动力汽车(HEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)、增程式电动汽车 (REEV)和燃料电池汽车(FCEV)。2022 年 12 月,我国新能源乘用车销量 75 万 辆,其中 EV、PHEV 分别为 56.3 和 18.7 万辆,EV 占比达 75%。目前我国新能源 汽车市场仍以纯电动汽车为主。

里程焦虑和充电便捷是新能源车潜在消费者的主要顾虑。纯电动汽车的运行 模式为从电网获取电能,再将电能储存入动力电池中,最后利用储存的电能为驱 动电机提供能量。在不考虑发电厂端化石能源消耗和排放的情况下,纯电动汽车 是一种不消耗燃油且零排放的清洁车型。虽然新能源车已经开始迎来高速发展,但对于部分消费者而言,和传统燃油车相对比,购买新能源车仍会存在一些顾虑, 主要体现在续航里程和充电便捷性方便。因此,在新能源车的技术发展中,提升续航里程和加快补能效率是两大重点 方向。

2020-2022 年新能源乘用车单车带电量持续上升。根据动力电池联盟的数据, 2020-2022 年国内纯电动乘用车的单车带电量分别为 48.04/48.58/50.51kwh,逐 年提升,高续航仍是新能源车持续追求的技术进步方向。

电池扩容或采用轻量化材料可提升新能源车的续航里程。对于目前市场上常 见的造车新势力厂商,其大部分新能源汽车续航里程小于 700 公里,其中小鹏 P5 的续航里程为 460 和 600km 两种,特斯拉 Model 3 的续航里程则包含了从 468 至 675km。因此对于新能源车企而言,若想进一步提高汽车的续航能力,满足城际 之间较长里程的行驶需求,在不考虑加装增程器的情况下,可通过电池扩容或对 整车采用轻量化材料,利用减重来减少能耗,从而提升汽车的续航里程。

新能源汽车的补能方式分为换电模式和充电模式,其中以充电模式为主。换 电/充电模式按照地理位置可分为固定式(换电模式的固定式为换电站)和移动 式。

换电模式补能效率高,代表厂商为蔚来汽车。电动汽车换电模式是指通过集 中型充电站对大量电池集中存储、集中充电、统一配送,并在电池配送站内对电 动汽车进行电池更换服务。与充电模式相比,换电模式的补能效率更高,其可分 成底盘换电、侧方换电和分箱换电。底盘换电在不改变车体前后轴重量的情况下, 可实现全自动换电,大幅缩短了换电时间,目前蔚来汽车和奥动新能源均采用底 盘换电。2022年我国新能源换电汽车销量同增近1倍,目前全国换电站保有量超1973 座。在国际上,换电模式已在以色列、加拿大、澳大利亚等国进行了一定的推广 和应用,东京也推出了充换电结合的电动出租车运营服务。截至 2022 年底,中国建成新能源汽车换电站 1973 座,其中蔚来、奥动新能源和杭州伯坦分别建成 1300、565 和 108 座。

经过多年的探索,国内的换电市场已逐步形成了两种较为成熟的“车电分离” 的商业模式,即蔚来 BaaS 模式和杭州伯坦的“电池银行”模式。其中蔚来 BaaS 模式主要为蔚来与宁德时代以及出资方共同成立电池资产管理公司,负责换电站 运营管理以及废旧电池回收等事项,蔚来汽车则每月提供 4-6 次免费换电服务。“电池银行”的商业模式为电池银行与整车企业签订合作协议,由电池银行出资 购买电池,消费者则是购买不含电池的整车,后期以租赁的形式获得电池使用权。

对于用户而言,换电模式具有三大优点: 补能效率高,大大缩短补能时间:换电模式下,单次换电时长不超过 5 分钟,补能体验接近于燃油车; 车电分离降低购置成本:动力电池占据了新能源整车成本的 30-40%,而 换电模式下的车电分离能显著降低消费者初始购置成本,降低购买门槛。如蔚来汽车推出的电池租用服务 baaS(Battery as a Service)可为 客户节约 7 万元或 12.8 万元; 延长电池使用寿命:在换电模式下,电池受换电站运营商统一监 控和管理,不仅可以增加安全系数,同时运营商的均衡优化也能有效延 长电池的使用寿命。

各企业推出中长期规划,加码换电布局。蔚来规划到 2025 年在全球范围内 拥有 4000 座换电站;奥动新能源 2021-2025 年的发展规划为建设 1 万个以上 20 秒极速换电站;此外包括吉利汽车、力帆集团、中石化、协鑫能源、国家电投等 亦纷纷推出了中长期与换电相关的发展规划。

充电模式可分成固定充电和移动充电,其中固定充电根据采用的充电装置可 分成采用三孔插座、交流充电桩和直流充电桩等。

家庭用户使用的三眼插座有 10A 和 16A 两种规格,对应的功率为 2.2kW 和 3.5kW。若采用 16A 规格的插座,则充 30 度电大约需要 8.5 小时。

交直流充电桩的区别在于转换交直流电所需的整流器位置不同。动力电池充 电所采用的必须是直流电,而把电网输出的交流电转换成直流电的部件为整流器。在使用交流充电桩时,电动车内的整流器将交流电转换成直流电;而直流充电桩 则自带整流器,直接将输出的电流转换成直流电为电池充电。

交流充电桩:受到电动车车内空间的限制,其车载充电装置的体积无法 做得太大,这就导致其目前主流的额定输入电流仅为 16A 或 32A,对应 的充电桩功率为 3.5kW 和 7kW。对于 7kW 功率的充电桩而言,假设充 30 度。

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注