加速充電基礎(chǔ)設施建設，破局電動汽車里程焦慮

全球?qū)μ寂欧藕统鞘形廴镜年P(guān)注度不斷提升，推動著汽車行業(yè)向混合動力及純電動動力系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，而電池和電機技術(shù)的發(fā)展也為這一趨勢提供了助力。但是，電動汽車和充電樁的關(guān)系卻陷入了“先有蛋，還是先有雞”的怪圈。為了推動電動汽車的普及，仍需解決以下幾大挑戰(zhàn)來緩解電動汽車的續(xù)航里程焦慮：充電速度必須變得更快，全球的加油站網(wǎng)絡需要升級為電動汽車充電設施，以及引入獨立的充電站。

究竟為何如此？研究數(shù)據(jù)表明，在5兆瓦的充電站完成電動汽車的充電，幾乎與加滿汽車油箱一樣快。2019年3月，特斯拉宣布推出V3 超級充電樁，采用液冷充電線纜，可支持高達250kW的峰值充電功率。盡管電動汽車的能源利用效率高于燃油車，但要讓電動汽車全面取代燃油車，發(fā)揮同樣出色的性能，仍然有一段路要走。實現(xiàn)該目標，需要整合高電壓、大電流和復雜的電源轉(zhuǎn)換、濾波及充電管理系統(tǒng)來縮小差距。未來還需部署一些相當復雜的連接器、電纜、繼電器、電子轉(zhuǎn)換器和無源器件來提供能與加油站相匹敵的快速、安全的充電設施。

市場研究機構(gòu)Markets and Markets發(fā)布的報告顯示，充電樁市場的潛力巨大。據(jù)預測，電動汽車充電樁的市場規(guī)模將從2017年的32.2億美元增長至2023年的304.1億美元，在2018年至2023年之間的復合年均增長率為41.8%。

從電動汽車充電樁的全球分布來看，中國在充電基礎(chǔ)設施部署方面已處于世界領(lǐng)先地位。安富利華東區(qū)銷售總監(jiān)王航表示：“中國正在快速部署電動汽車充電樁，過去三年全國充電樁保有量的年均復合增長率約為50%。充電樁規(guī)模的快速增長在全國形成了龐大的充電設施網(wǎng)絡。如今，充電基礎(chǔ)設施已遍布全國各個角落，其觸角甚至擴展到了偏遠的農(nóng)村。”

“中國電動汽車充電樁市場正以每月新增約30,000個充電樁的速度快速增長。目前的車樁比約為3:1。隨著電動汽車的制造和銷量在中國持續(xù)增長，未來充電樁市場也將迎來進一步擴張?！?王航補充道。

除了制造商的支持，中國電動汽車充電基礎(chǔ)設施的部分增長動力來源于“新基建”的建設。新基建吸引著來自全國乃至全世界的投資?！吧踔烈恍┗ヂ?lián)網(wǎng)公司也在進入這個市場，推動產(chǎn)業(yè)的智能化和數(shù)字化轉(zhuǎn)型?！蓖鹾街赋?。

王航預計中國充電基礎(chǔ)設施在未來幾年將保持50%的年均復合增長率。但是，目前國內(nèi)充電基礎(chǔ)設施的利用仍然面臨著一些挑戰(zhàn)，亟需良好的維護、日常運營以及可持續(xù)的盈利模式。他的團隊正在幫助客戶快速進入這一迅猛增長的市場，同時幫助其降低成本。

交流充電和直流充電，誰主沉浮？

以上數(shù)據(jù)對于潛在的電動汽車買主而言無疑是利好消息。但是，充電方式、支持的充電基礎(chǔ)設施等多方面的差異仍會影響普通用戶的使用。

或許目前存在的最大差異在于電動汽車用的是直流電 (DC) 還是交流電 (AC)。由于電池必須使用直流電進行供電，因而這兩種充電策略之間真正的區(qū)別在于AC/DC轉(zhuǎn)換器是內(nèi)置到充電樁上還是車上。電網(wǎng)中的電是交流電，因而部分車輛會使用單相或三相交流車載充電機，而后將其整流為適用的直流電。部分車主則希望能夠利用充電樁將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡员阒苯邮褂秒娎|傳輸?shù)闹绷麟姙殡妱悠囘M行充電。

相比而言，直流充電通常功率更大，因為充電樁能夠使用體積更大、更高效和散熱更快的整流電路。除了充電速度以外，直流或交流充電的轉(zhuǎn)換成本是由直流充電網(wǎng)絡的運營商承擔，還是由用交流電為電動汽車充電的車主來承擔，也會影響消費者對充電方式的選擇。部分充電標準允許車輛與電網(wǎng)之間的雙向充電，因此電動汽車可以作為分布式電源，在用電高峰時向電網(wǎng)反向送電，有利于電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。這種穩(wěn)定電網(wǎng)的作用反過來還能幫助該充電標準獲得當?shù)乇O(jiān)管部門的支持。

在當前技術(shù)快速發(fā)展的階段，供應商試圖通過安裝專有的充電器和連接器留住其客戶群，而遵循通用標準則可以擴大充電網(wǎng)絡使之惠及大眾，兩者之間存在著矛盾。根據(jù)過往的技術(shù)發(fā)展經(jīng)驗，電動汽車用戶需要全面普及化的充電設施，同時消費者在購買電動汽車時也會更多地考慮充電是否方便。未來，充電設施的標準化意義重大，將改變電動汽車充電市場的競爭格局。

連接器領(lǐng)域亟需突破

作為充電電源與電動汽車電池系統(tǒng)之間的接口，連接器的設計至關(guān)重要。

Type 1連接器是一種單相交流充電插頭，主要在亞洲使用，它能支持高達7.4kW的充電功率。Type 2插頭支持三相交流充電，置于家庭車庫等私人充電環(huán)境中最高可支持22kW的充電功率，安裝于公共充電樁則最高可支持43kW的充電功率。特斯拉使用改進版的Mennekes Type 2插頭，讓其車主實現(xiàn)快速充電。有趣的是，鑒于中國市場的重要性，特斯拉和其他公司又開始在其標準插座旁安裝 GB/T快充插座。中國作為全球最大的電動汽車市場正在建立GB/T充電標準。

當前售賣轉(zhuǎn)換器和適配器的第三方行業(yè)已經(jīng)興起，以支持電動汽車車主使用任意充電樁為汽車充電，但使用適配器和轉(zhuǎn)換器時的充電速度比充電樁自帶的連接器要慢。

零部件市場機會正當時

汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)模龐大，全球每年的汽車產(chǎn)量接近1億輛。汽車行業(yè)向電動汽車的轉(zhuǎn)型正在重塑產(chǎn)業(yè)格局。以中國市場為例，新入局者可能會從購買汽車向購買出行服務轉(zhuǎn)變，并且從電動汽車納入電網(wǎng)的趨勢中獲益。

汽車行業(yè)的變革為零部件制造商創(chuàng)造了新的商業(yè)機會，在銷售現(xiàn)有零部件的基礎(chǔ)上他們通過創(chuàng)新迎來了新的機遇。例如，提高用于車載充電機的功率器件的能效，就可以加快交流充電的速度，讓電動汽車變得更加實用。這也需要更有效的濾波技術(shù)來抑制雜散干擾。如上文所述，連接器的設計將成為影響充電速度的關(guān)鍵因素，也會影響人們對電動汽車續(xù)航里程的理解。

所有的技術(shù)創(chuàng)新都必須滿足不斷發(fā)展的國家和國際標準的需求，并且在全球范圍內(nèi)批量交付的零部件也需要符合嚴格的汽車安全和質(zhì)量標準。隨著電動汽車逐漸取代燃油車，移動出行市場也將取代消費電子市場成為新的風口，這也意味著廠商需要加快零部件的開發(fā)和認證，以滿足電動汽車市場的發(fā)展需求。一場電動汽車市場主導權(quán)的爭奪戰(zhàn)已悄然打響。