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充电标准统一风起北美

更名为NACS(北美充电标准)的特斯拉TPC充电接口,正在迎来属于自己的高光时刻。截至8月20日,包括福特、通用、Rivian、Lucid等在内的众多车企已确认将在北美市场采用特斯拉NACS标准。此外,现代、本田、沃尔沃等也计划采用NACS标准,以便使其北美车主能够使用特斯拉在该区域市场布设的1.2万个超级充电桩。
大众旗下的电动汽车充电部门Electrify America虽然在美国和加拿大建设超过850个充电站和近4000个充电桩,从而让大众在北美市场具有一定的充电网络自给能力。然而,大众也表态,集团及旗下品牌目前正评估面向北美客户实施特斯拉NACS标准的可能性,并与特斯拉方面开展谈判,谋求接入特斯拉超级充电网络。
除车企之外,使用CCS1标准的诸如ChargePoint、EVgo、Blink Charging等北美充电设施运营商也陆续官宣,将提供适配特斯拉NACS标准的充电桩。经粗略统计,这些车企和充电设施运营商分别占据北美电动汽车市场和充电市场的近八成份额。一时看来,北美充电标准和市场呈现出统一势头。

技术、市场和政策的胜利
特斯拉NACS标准起势,是一场典型的非官方替代官方标准的案例。2022年 11 月,特斯拉在宣布充电接口标准改为现名的同时,还开放了特斯拉电动车充电连接器设计,包括技术规范、附件、交直流充电接口数据表以及充电接口的CAD数据。
这些材料显示,NACS具有更好的快充和超充兼容性,从而有望取代CCS世代存在差异的充电基础设施。其中,NACS的最大特点是尺寸仅为CCS连接器的一半,而充电功率则是后者的两倍。这归功于NACS采用的交直流一体化插座设计,而CCS则将交直流分开,因此其整体尺寸要比NACS大。然而,需要注意的是,NACS的设计存在一定的局限性,即无法兼容交流三相电,因此无法在欧洲和中国等市场推广。正因为如此,可以理解为,NACS所针对的就是CCS的北美市场。
另一佐证是NACS的接口电路与CCS1的接口电路完全一致,引脚定义也与CCS1完全相同,只是将两个正极合二为一,两个负极也合二为一,功能则保持不变。这使得原本符合CCS1标准接口的车载控制和检测单元(OBC或BMS)电路无需重新设计,即可完全兼容NACS。这种对CCS1的高度兼容性有利于NACS的推广,为其替代发展奠定了基础。
除技术优势外,特斯拉在北美市场中相对完善的充电网络布局,也为NACS的推广提供了有力支持。根据美国能源部车辆技术办公室的报告,截至2023年第一季度,美国境内总计约有14万个充电桩,其中约有3万个是直流快充桩,占比约为1/5。在这3万个快充桩中,超过40%源自特斯拉自营的Supercharger超级充电网络。因此,选择NACS充电口实际上等同于拥有Supercharger超级充电网络的使用权限。这一现实也赋予了NACS强大的市场竞争优势。
有观点认为,特斯拉推动NACS成为区域统一标准后,将提高其充电站的利用效率和盈利能力。此外,标准统一后特斯拉也将拥有更多的市场话语权。然而,这背后的深层原因可能还在于美国拜登政府推出的《两党基础设施法案》。该法案投入规模高达75亿美元,旨在极力促进充电基础设施的建设,并对相关公司提出核心要求,包括“为多家汽车制造商生产的汽车提供充电服务”和“提供至少一种符合行业公认惯例和安全标准的充电连接器类型”。这一法案的出台进一步推动了NACS的市场地位。
与此同时,一些联邦州也在努力推广特斯拉的NACS标准。例如,肯塔基州的电动汽车充电计划征求建议书明确表示,在遵循联邦政府对CCS1充电标准的要求之外,肯塔基州还要求充电桩必须支持特斯拉的NACS标准。文件中提到,每个充电端口必须装备一个CCS1连接器,并且每个端口还应能够连接到配备符合NACS标准的充电端口的车辆并为其充电。得克萨斯州是美国高速公路电气化50亿美元项目的最大受益者,8月16日,该州表示只有采用特斯拉NACS标准的充电设施运营商才有资格获得联邦资金。佛罗里达州则表示将在美国汽车工程师协会(SAE International)正式认可NACS技术一年后,再考虑强制实施NACS标准。

将促成充电市场对垒
尽管北美市场上目前呈现的充电技术标准统一是明显表象,但NACS对CSS1的覆盖实际上更像是对该区域充电市场的一场大整合。特斯拉通过技术、充电网络覆盖度等进一步巩固了NACS在市场中的份额。
不过,接入该标准的其他厂商虽然从开发、运营成本等考虑,相对痛快地入局其中。例如通用汽车 CEO玛丽·博拉(Mary Barra)便表示,此举将为通用汽车省下 4 亿美元的充电网络建设费用。但这些车企显然也不愿失去在充电市场的主动权。因此,7月26日,通用、Stellantis、现代、起亚、本田、宝马和梅赛德斯-奔驰等七家车企宣布将组建一家新公司,在美国提供电动汽车充电服务。这一举措不仅是应对特斯拉的挑战,同时也是为了利用美国《两党基础设施法案》的补贴,保持在市场中的竞争优势,并确保在充电网络的建设和运营中具备一定的话语权。
尽管新合资公司的名称尚未公布,但消息称其计划在北美推出3万个充电桩,首要覆盖主要的高速公路和城市地区。这家新充电公司将同时支持特斯拉的NACS标准和现有的CCS1标准,显然也将与特斯拉的充电网络形成竞争关系。
面对七家车企的大动作,特斯拉似乎并没有立即做出新的应对。但放眼开来,在全球范围内,特斯拉仍在持续努力强化其技术领先地位。在欧洲,特斯拉收购了德国无线充电公司Wiferion,并将该公司更名为Tesla Engineering Germany GmbH。这显示出特斯拉意图重新塑造充电技术标准,巩固其在技术层面的领先优势。
在此之前,Wiferion通过与WiTricity达成全球许可协议进入北美市场。并从Wiferion获得感应充电技术的许可后,试图将汽车感应充电作为售后解决方案进行销售。该公司曾改装过一辆特斯拉Model 3,为其安装无线充电电源接收器。实验表明,只需将电动汽车停放在相应的充电板上,即可以11千瓦的功率为汽车充电。以特斯拉Model 3为例,一次完全充电需要6个小时。
据称,Wiferion拥有的无线充电技术能量损耗仅为7%,而其充电设备基本免维护。此外,该公司还开发了名为etaHUB的数字能源管理系统,可以实时监测无线充电板和电池的数据,并提供车辆服务规划、故障检测等功能。通过在充电位上安装无线充电模块,可以省去用户插拔充电枪的环节,从而提升充电体验。尽管这种自动化充电方式还未经市场规模化验证,但特斯拉相信,自动化充电的便利性,将显著提升用户体验,并吸引更广泛的消费者对电动车产生兴趣。
注:本文首发于《汽车纵横》杂志2023年9月刊
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