彭鹏:协同推进“千伏”高压平台 ,加速电动化进程

  2022年3月25-27日,2022中国电动汽车百人会论坛在线上举办。本届论坛主题为“迎接新能源汽车市场化发展新阶段”,邀请政府有关部门和汽车、能源、交通、城市、通讯等领域的行业机构和领先企业代表,就涉及新能源汽车市场化发展新阶段政策调整、碳中和目标下国际合作与政策协同、市场与消费新方向、交通能源基础设施协同发展、商用车可持续发展、氢能产业多场景应用、下一代动力电池产业化及产业投资与创新等方面展开深度研讨。其中,在3月27日举办的“新型交通能源基础设施协同发展论坛:新型交通能源基础设施协同规划与可持续运营”主题论坛上,华为数字能源技术有限公司智能电动产品线副总裁彭鹏发表精彩演讲。以下内容为现场演讲实录:

  大家好!我是来自于华为智能电动领域的彭鹏。华为智能电动成立于2018年,致力于为广大车企提供领先创新的动力域解决方案,很荣幸能参加此次百人会的峰会论坛。
  今天我分享的主题是协同推进“千伏”高压平台 ,加速电动化进程。
  2020年,习近平主席做出承诺,中国要在2060年之前实现碳中和。根据国际能源署发布的《中国能源体系碳中和路线图》评估,为了实现碳中和目标,交通领域碳排放量2060年需要下降到1.3亿吨左右,而对应的乘用车领域要下降到0.2亿吨。目前乘用车单车碳排放量为226g/km,预计到2030年,存量乘用车的平均油耗可以下降到4L/100km,对应碳排放为95g/km。为了实现2060年0.2亿吨的碳排放目标,在乘用车数量不变的情况下,单车碳排放需要进一步下降到4.3g/km,这就意味着,2060年纯电动汽车(含氢燃料汽车)的占比要从当前的1%左右提升到90%以上,才能保证实现碳中和的目标。
  但是当前纯电动车的发展还面临诸多挑战,调研显示,电池成本高、充电不便、续航焦虑和电池安全顾虑等,依然是影响消费者选择电动汽车的核心问题。锂电池不断涨价、节假日高速充电慢、冬季续航里程短、以及频繁发生的电池起火事故,阻碍了消费者选择电动汽车的步伐。在这四大问题中,首当其冲的就是要解决充电慢、充电难的问题,这样电动汽车渗透率才会持续快速提升。为了解决以上消费者关心的问题,我们欣喜的看到,车企、零部件供应商和充电运营商,在近年来不断的提供创新的技术和解决方案。例如,车企采用高压快充架构,今年充电10分钟补能200km的快充车型就会量产,一些主打安全的动力电池技术也不断面世,充电运营商正加快高速公路充电桩升级改造,及生活社区目的地充电厂站建设,一大批先进技术也逐步投入使用,如车桩协同、动态功率共享、光储充一体化等。
  同时,针对产业协作问题,行业也在积极行动,如百人会发起的“高质量充电行动计划”、华为牵头组织的“高压快充产业发展圈”等活动,均得到业界广泛认可,理论上提升充电功率可以通过提升电压或者提升电流来实现。当前乘用车散热技术及成本限制,500A电流已是极限。因此,提升整车的电压平台来发展大功率快充是更为合理的选择。
  从充电桩端看,电压提升到1000V时,500A电流其充电功率可达500KW,可满足实现5分钟快充的需求。从车端来看,2019年以来,为适应大功率快充需求,一些车企B、C级车型规划,电压平台开始从400V提升到800V左右。2022年,某些车企开始规划900V以上的电压平台,电池充电倍率也逐渐从1C向4C及以上迈进,来满足消费者5分钟左右的快充需求。
  未来几年,为实现5分钟左右快充,充电桩端及车端均需向“千伏”高压迈进,但如何步调一致解决用户快充和续航问题,则需要车上车下协同发展。针对消费者对续航里程的担忧,我们认为,很大程度上是因为充电网络部署不足而被放大。如果单靠增大电池容量配置,提升动辄1000km的续航能力,则会大幅度增加电动车的成本和重量。参考燃油车,快速加油一次续航500km,可普遍满足消费者的用车需求。同样,在高压大功率充电基础设施可以匹配的前提下,充电5分钟续航500km,就可满足用户快速补能需求。高压快充不但可以解决充电慢问题和里程焦虑,还可以降低整车成本。以典型B级车为例,续航1000km大约需要配置1C充电能力,150KWh容量的电池,成本约13.5万,相比而言配置4C快充500km续航能力,只需配置75KWh,成本约8.25万元,下降5万元左右,整车重量减轻0.6吨。因此,“千伏”平台架构,对于提升用户体验、打造车企差异化竞争力、控制整车成本有诸多益处。
  高压化已成为趋势,头部车企纷纷推出高压平台架构车型规划,电压等级不断提升。在2020年以前,已上市车型的电压多在300—500V之间,充电速率普遍0.5C左右。2020年开始,600—800V高压车型逐步走向市场,以保时捷、奥迪、现代等车企为代表的高压架构车型纷纷上市。2021年之后,有更多的头部车企发布高压平台车型规划,向900V甚至更高电压演进。随着车企加快推出新的高压平台车型,我们预计未来几年,高压车型的销量会有较大幅度的增长。预计到2026年,800V以上高压平台销量可达580多万,占当年电动车50%以上。800V以上的高压平台车型存量可达1300万左右。
  如果按照当前公共直流桩配比,进行保守估计,到2026年底,为满足800V以上高压车型充电需求,则需要约78万台1000V高压的360KW大功率直流充电桩。
  从充电运营商角度来看,当前布设1000V高压大功率公共直流充电系统,不仅可以向前兼容市面上的500V电压平台车型,还支持未来演进,覆盖800V及以上高电压平台车型。另外,高压大功率充电速度快,消费者不仅愿意为快充服务溢价买单,还会引流更多用户,增加利用率,提升运营商收益。以深圳某充电场站为例,用户更倾向使用快充,在引入180KW快充桩后,其实用率高于60KW充电桩约50%。
  对于一个总功率720KW的充电场站规划,采用两种建设方案进行对比。第一种传统方案,6个120KW充电桩,12个充电枪固定60KW充电能力。第二种方案,采用千伏高压大功率池、柔性配电分配技术,枪侧可配置两个360KW高压充电枪和6—10个60KW普通充电枪。方案二的场站可覆盖车型更多,同时也能收取提供快充服务的溢价,每度电盈利更多。在利用率也提升的情况下,整体投资收回时间也更短,大大优于传统建站模式。
  华为智能电动在高压产业化进程中持续投入,引领行业,为车企及充电运营商提供车载充电、电驱动系统、BMS、高压热管理系统、三电云、充电模块、端到端的动力与高压解决方案,助力车企打造差异化竞争力。
  2021年,我们率先发布了动力域全栈高压平台解决方案,充电10分钟,补能200km续航。未来几年我们将推出机遇1000V高压平台,充电7.5分钟甚至5分钟即可快速补能200km的全栈平台解决方案。
  面向高压平台所需技术,我们储备开发了业界最高25000转的高压高速电机,大大降低了电驱动系统的体积和重量,应用开发1200V的碳化硅电驱动系统,提升效率3.5%,增加续航5%。
  针对高压轴承电腐蚀问题,我们通过专利轴承防电腐蚀技术,有效提升轴承寿命,降低全生命周期噪声。另外,在当前千伏高压桩布局覆盖不足的过渡期,我们开发了电驱动系统升压技术。在成本可控的范围内,解决高压车适配低压桩进行充电。
  针对当前千伏高压产业链面临的问题,我们呼吁,从政策标准层面,政府参与统筹规划布局,加大千伏高压充电基础设施建设及运营补贴力度,简化建设及电网配额审批流程,出台针对高压的电价优惠,鼓励快充服务分级收费。让充电运营商通过高质量的服务,提升用户体验,提升运营收益,实现商业闭环。
  同时,建立激励政策,加大针对高压快充先进技术开发、核心器件国产化应用的支持力度。逐步催熟产业链,解决日益严峻的供应安全问题。同时,要加快完善大功率高压快充车上和车下的标准体系建设。
  从产业层面,我们呼吁行业加强信息共享,产业上下游统一目标和布局节奏,充电运营商适度超前进行千伏高压充电基础设施的新建及老桩改造。车企加快高压车型的布局上市,并逐步开放共享共建高压充电桩。通过产业链协作,逐步解决当前突出的充电慢、充电难问题,实现产业链多方共赢。
  让我们协同推进“千伏”高压平台,加速电动化进程,为早日实现“双碳”目标贡献我们的力量。
  谢谢大家!
  (注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅)
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