人有安全舒适经济便捷出行的需求,电车可以满足此需求下的诸多场景。技术在不断进步,延申的商业场景也会变化。基于严谨性,应用场景我们只讨论纯电乘用车的超充与换电。
在谈汽车动力电池前,我们先看看手机锂电池的技术与需求及场景历程。电池容量。功能机时代的锂电池数百毫安时,容量小可替换,大家出门都会带个飞毛腿备用电池和万 能充;智能机时代电池容量明显增加,初始可替换后期不可换,电池容量从1000毫安时增加到了目前的5000毫安时,不论功能机还是智能机,电池容量都是要保证一天的用电需求。
电池技术进步提升了能量密度,手机硬件的进步需求更高的能量密度。
电池寿命。功能机时代电池寿命一年左右,频繁充放半年左右;初期智能手机电池的寿命一般两至三年,重度使用就一年,实际基本约为800个充放循环;目前在适当使用情况下寿命可增加至三至四年。经常使用快充充电,循环次数会减少。
充电速率。功能机时代充电速度慢,一般都是2h起,智能机初期2小时,后期速度逐步提升至一小时,再提升至充电五分钟通话两小时,再到现在外出可快充,夜间智能慢充。电池技术进步提高了充电速度,使用场景多样化、电池延寿以匹配硬件寿命又丰富了充电速度的需求。
充换模式。功能机时代可换电池,长续航的不可换电池。智能机时代一开始可换电池,到后面的不可换电池,再到不可换电池但想自行换电池。手机硬件技术进步,耗能增加后在安全等边界条件下,可换电到不可换电,再到基于手机使用寿命的换电需求。模式并不固定,需求在不断变化。
回到汽车动力电池。同样也是着电池容量、充电速率、电池寿命、充换模式的四大问题,这四大问题之间也相互制约和平衡。笔者认为同样也要基于技术的进步和使用者需求来看待。当然,汽车相比手机更为复杂和昂贵。
电池容量。不同类型车辆的单次行驶里程需求不同,单位里程耗电也不同。汽车驱动技术进步会降低单位里程耗电量,汽车重量增加会增加单位里程耗电量,所以电池容量并不是越大越好,有zui佳电量区间。对于运营车辆,满足单个运营周期的需求。公交车300度电,能够跑完一天,晚上到停车场停车充满;出租网约车40度电或者75度电,跑完一班或者一天;市内物流车60度电,跑完一个或两个货次。私家车比较复杂,75度电跑个500公里能满足觉大多人的需求了。以上都是需求电量,在配置电池时,电池不可放空,实际电池电量需要在以上基础上根据车辆电耗情况乘上一定系数。目前公交、换班网约车、市内物流车的电量基本 能达到需求,私家车和单班网约出租尚不能达到。电池容量对汽车单价影响较大,目前是行驶里程后续车辆智能化需求也会增加电池容量需求。
电池寿命。动力电池寿命受环境、使用习惯等影响较大,磷酸铁锂目前寿命大约1000~1500次充放循环,6~8年的使用寿命,三元锂相比磷酸铁锂稍短。使用习惯中影响zui大的是高、低温情况下的充电速率和驾驶情况。高倍率充放电、过高/低温都会降低电池寿命。电池寿命影响汽车购置预期。
充电速率。速率受限于充电桩和电池。交流充电桩功率不超12kw,一般5~9kW;直流充电桩输出电流国标zui大250A,液冷超充可突破电流限制,一般直流快充不超200kW,液冷超充zui大充电功率300~400kw。动力电池一般zui大允许1c充电,超快充电池目前甚至能允许5c充电。不同充电速率对配电设备的投资需求以及因此而产生的电力损耗差别很大。充电速率影响充电站的投资成本和运营成本,在服务费溢价受限时,影响充电站运营商投资积极性。
充换模式。目前充换电模式均存在,快充,超充,换电等等均有一定比例。汽车充换模式的优劣zui终取决于单车电池容量和充/换电站投资效率的拟合zui优。目前汽车电池容量小,快充就可以满足经济充电的需求;随着技术进步,汽车电池容量不断增加,超充可满足经济充电的需求,技术进一步进步,电池容量提升至满足充电需求需要高额服务费或者较长时间,同时需要大量其他热均衡投资时,换电的经济价值将会显现。毕竟电池充电越快,效率越低,电量损失越大;电池充电越快,容量越浅,寿命越短;电池充电越快,外出充电体验感越好。总结,动力电池技术的进步,即能量密度的提高,热均衡的优化,快充、超充的需求是逐步出现的,提升至一定程度,换电的经济价值将体现。
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