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美国公共充电设施全景观察

作者:中国储能网黄瓜视频最新地址 来源:充电桩视界 发布时间:2019-12-26 浏览:
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美国随着电动汽车保有量的提升,整个充电设施在覆盖度和覆盖率上面有比较长期的发展。由于美国的电动化和中国的情况有挺大的差异化,围绕2B和公交/商务运营的国内充电设施有着很不同的特性。我想从几个角度来看这个问题,上篇主要介绍美国公共充电网络运营商的交直流覆盖比例、特斯拉的车桩比(特别是加州),下篇我们谈谈大众的Electrify America和从50kW升级到150kW乃至高压到350kW的升级过程。

上篇:公共充电网络转向直流快充

1. 美国的充电设施情况按充电设施地点来看目前已经达到了2.38万个,超过7万个充电接口,这里有相当一部分是交直流都可以接的,如果直接计数整个充电的接口量则会超过8.1万个。

黄瓜视频最新地址 图1 美国充电设施增长情况

从分布上来看,公共区域的充电设施在交流和直流上有一定的混杂特性,这也表明不同车辆充电的多样化。相比之前的数据来看,美国的直流充电设施增长非常迅速,今年突破了1万个。交流充电设施主要面向的用户群体是PHEV插电式混合动力汽车和较小容量的纯电动汽车,这一类插电式的车辆,电池装载量是从8~3kWh这个区间来配置的,按照3.3kW~7.2kW的充电速度,充电时间本身也在2~8小时,从公共的交流充电桩来补电,主要是一种习惯,总体的利用率不高。而对大容量的纯电动汽车而言,随着电池的增大,同等功率下充电时间也拉长了,车主在尝试不同的使用模式下,对于快速充电和较大功率的补电需求也在持续提升。特别是Model 3的热销,使得特斯拉对直流网络的铺设非常快。

黄瓜视频最新地址 图2 美国充电设施分布情况

2. 直流充电网络目前美国的直流充电网络达到了近1.4万个,可以对比一下Chademo、Combo1 和Tesla Super charging的情况。其中单纯的Chademo和CCS都仅有几百个,大部分直流桩都是两种接口标准都可以充电,这类直流桩达到了5118个,而特斯拉的充电桩则达到了7624个,然而就这样还存在常常排队充电的情况。

图3 在美国不同充电接口的数量

从空间分布来看,如下图所示:

图4 不同直流充电接口与对应车型的布局

黄瓜视频最新地址 ● 特斯拉Super charging Network:本身的车辆就是全部基于大容量纯电动汽车,用户对于Super charging有一定的强需求,基于美国全国的布点结束后,主要是不断在干线上进一步打通公路旅行,接下来是优化充电桩的使用率和周转效率,为此不惜通过各种措施来限制充满车辆的停放和热点地区快充只能充到80%。这是由于特斯拉在美国市场的历史累计销量已经接近50万台,而对应的直流充电桩只有7600+个,车、桩比例为1.5%。

黄瓜视频最新地址 图5 特斯拉的车桩比

● Chademo和Combo:由于这两家的发展时间比较长,在干路上布局也越来越有成效,在重点地区上两者基本是重合的,不少的桩都是Combo和Chademo二合一的。

也正是如此,我们可以看到直流充电网络的极端重要性,随着消费者从燃油车正式转向纯电动汽车,对于车辆的使用习惯和基础设施的需求直接决定是否能过试用期,这点是纯电动汽车从居于弱势地位往主流位置必须要走的路。因此也决定了基础设施和车辆的匹配和完善,共同给消费者以满足与燃油车相当的、相对自由和方便的驾驶及“加油”习惯。

黄瓜视频最新地址 从运营商来看,特斯拉稳居直流充电桩数量首位,而排在第二的是大众的Electrify America,传统的两家 Charge Point和eVgo则落在了后面,这真的是由于车辆天然的绑定所致,第三方的直流充电设施不具备客户服务的性质,短期内的功率升级也比较慢。

黄瓜视频最新地址 小结:整体来看,公共充电网络目前是转向直流快充来走的,哪怕是24kWh+左右的PHEV也将受惠于这套网络,其实原有的50kW+的充电功率比较适合PHEV,而不再适用于目前60-90kWh的纯电动车辆。总之,消费者的习惯转变则会加速纯电车辆的落地和渗透过程。

下篇:从Electrify America看大功率充电设施升级

黄瓜视频最新地址 在上篇中我们主要介绍了到2019年美国公共充电网络的发展情况以及趋势,下面我们再来更具象的看看大众的“Electrify America”项目。

“Electrify America”其实是一个政府合作项目,其“由车企主导并且有特定资金投入”的特性,使得它的属性有点像是Tesla的超充网络,这个项目的发展,特别是其面向高功率充电的发展尤其值得我们参考,因为在这个项目里面我们看到了超前设施对于电动汽车快充功率的设计引导性。

黄瓜视频最新地址 备注:下面把Electrify America简称EA

1. Electrify America的细节

EA是在大众汽车柴油门事件以后,大众和EPA达成和解协议的一部分——必须在10年内通过Electrify America在电动汽车基础设施和意识教育方面花费20亿美元(40%用于加州,其他60%用于美国其他各地)。项目始于2017年,到2027年将包括四个周期,并且EA的网络必须向其他车企保持中立,这些站点都提供CCS(150kW和350kW)和CHAdeMO(50kW)两种充电接口。

备注:这个项目,大众还是近水楼台先得月,集团内的保时捷Taycan车主,将能在EA的充电点享受三年的“30分钟无限制充电”福利(30分钟主要是限制车主停放),奥迪e-tron车主则是四年内有1000千瓦时免费充电量,而其他车企比如福特和大众达成协议后,也是可以使用EA的网络。

这里非常有意思,在目前EA的运营中,最大的问题之一是付费信用卡读取故障,不少充电桩连接存在问题就没办法使用,即使充电成功如果在充电过程中中断,会导致内部的驱动软件重启。同时车桩之间的通信问题可能会导致部分车辆无法拔下充电枪,这个问题在e-tron上不少车主在吐槽。如下图所示,当出现该问题的时候,车辆软件如果处理不好会导致直流充电锁没办法顺利释放,目前只能依靠打开引擎盖以后拉黄色的应急拉索进行释放。

从细节来看50kW和150kW/350kW的CCS的比例是不同的,如下图所示,大概是4:1的样子,如果按照每根桩两个枪然后分解一下,比例就是8:1左右。

如上图所示,EA目前在美国拥有340多个充电站点(有130多个左右已建成,在等待开放),目前包含了1600+(400个还没启用)多个充电桩。在第二阶段完成之后,到2021年底会有800个充电站,包含约3500个充电桩。

2. 对充电功率的影响

如下图所示,目前面向2020年以后的美国市场纯电动汽车的里程,标配就是200英里+,充电功率在稳步提升,目前大部分折合出来的平均充电功率在100kW左右。随着后续纯电动新车面市,主力都是设计在120-150kW,按照400V来看的话是300-350A。

在ICCT的估计中,50kW、150kW和面向800V的350kW充电桩的成本估计如下面两张表所示,在安装费用里面也有很多我们在国内无法理解的部分,实际如果从我们国内在成本层面的控制能力,这个差异远没有这么夸张。但是即使有这么多场外因素,依然可以观察到从整体布局来看,充电设施是跑步进入150kW的,而且覆盖的电压范围是包括400V&800V的区段,这使得所有未来在美国上市的纯电动车,充电功率都贴近于150kW和350kW这样的充电设施所能提供的功率。

黄瓜视频最新地址 所以我们看到,在50kW和150kW里面的选择是很容易的,而在美国和欧洲,面向350kW高压化的需求是渐进的,而且是以车企联合体的形式出发,短期内还是以尝试的性质来发展,毕竟这里有一个核心的问题——短期内桩有了但是对应的车没有(很少)。

这个问题在ChargePoint面向大功率开发的充电桩就特别明显,我们能看到的短期内推出的800V量产车只有保时捷Taycan,而这台车的快充策略就是围绕4S店超充、美国EA的超充,和ChargePoint关系并不大,这笔投入短期内就很难建立起来。

从运营商角度来看,往高压化的发展是一种防守型的策略,主要是升级较高功率的模块,短期内2C这块领域的投资都是前瞻性的,而2B领域的车队充电服务才是盈利的重点,也是国内充电运营商短期内能赚钱的重要特质。

小结:

如果把EA的特点和欧洲的Ionity来比比看,是有很高共同性的。这一波电动汽车进入第二阶段私人化普及,某些关键特性,如快充在基础设施端就是要进行攻坚的,然后所有车的特性都朝着设施供给的极限来走。

汽车电子设计

作者  朱玉龙

关键字:充电桩

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