【第一電動網】(專欄作家 馬翼)國際著名的策略咨詢公司麥肯錫從2010年起研究全球12個主要國家電動車市場的發展,并為此提出了一個新的概念,電動車指數Electric Vehicle Index(EVI)。EVI綜合考慮了當地電動車市場需求量以及未來五年電動車生產能力之間的關系,基于此指數每個季度發表一篇最新的報告。根據2014年4月的最新報告,目前美國日本德國還是穩居前三位,中國僅列第八位。
引人注目的是,麥卡錫的報告顯示,德國未來幾年電動車的生產力很可能遠遠超過本國的需求量,德國的車企急需一個突破口來推動本國電動車行業的發展,這個突破口很有可能就是中國。正是基于這樣的背景下我們迎來了德國總理默克爾。
麥肯錫McKinsey2014年4月基于EVI的最新報告,右圖中橫軸表示生產能力,豎軸表示需求量
德國總理默克爾訪華,提出統一中德充電標準。在充電標準上究竟該如何統一?誰統一誰?想要理解未來可能的走向,不妨先了解下電動車充電標準的過去和現狀。
各種充電標準的前世今生
充電標準主要含有兩大內容,外形結構以及通信協議。首先來介紹一下各標準外形結構的區別,以便先有個直觀的認識。
在一開始電動車還只能通過交流電充電,此時美國和日本采用的是同一個充電系統,這種系統命名為Type1。
Type1
在歐洲相當長一段時間內并存兩種充電系統,由德國Mennekes設計生產的Type2以及由法國和意大利聯合設計的Type3。雖然這三種交流電充電標準都被國際電工委員會(IEC)列入國際標準,但在歐洲Type2最終被歐洲議會在2013年1月確定為歐洲范圍內交流電充電系統的唯一標準。
Type2
Type3
歐洲的Type2和美日采用的Type1之間能夠互相兼容,通過簡單的轉換插頭就可以給裝有Type1充電口的汽車在Type2的充電樁充電。
Type1和Type2之間的轉換插頭
直流電國際充電標準
在用交流電充電時,從充電樁進來的交流電通過車內的整流器轉換成直流電,給電池充電,因為對電動車充電功率的要求越來越高,整流器的負荷越來越大,成本以及散熱的問題越來越突出,因而開始發展直流充電,即把交流電通過在充電樁內的整流器轉換成直流電后再引入車內,很好的解決了散熱以及整車成本的問題。
早在2010年3月,東京電力、尼桑、鈴木、斯巴魯聯合推出了CHAdeMO的直流充電系統,之后豐田也加入了這個陣營,并開始全球推廣。截止到2014年7月2日為止全球已安裝了3816個CHAdeMO充電樁,其中1978個在日本,1181個在歐洲,633個在美國,24個在其他地區。
日本的CHAdeMO
美國機動車工程師學會宣稱因為技術原因沒有采用現成的CHAdeMO,而是在2011年7月提出了一個新的直流充電標準,combined charging system (CCS)充電系統,是在北美交流充電標準Type1的基礎上額外增加兩個直流充電針孔,簡稱Combo1。
CCS的美國版Combo1
CCS最大的好處是將汽車內的交流充電的插座盒直流充電的插座集中成一個插座,能實現兩種充電方式,這樣所有的充電樁都可以使用,只是在使用不同電流充電的時候采用充電樁不同的插頭,另外尺寸減小,可以像汽油車一樣安裝在油箱蓋后面。
正因為如此2011年10月初,奧迪、寶馬、戴姆勒、福特、通用汽車、保時捷和大眾達成一致,將全力推廣CCS成為國際電動車充電標準。一個月后五家德國汽車公司奧迪、寶馬、戴姆勒、保時捷和大眾根據北美的Combo1提出了一個適用于歐洲的新的CCS充電系統,在歐洲的交流充電標準Type2上加以擴展,簡稱Combo2,尺寸與功能基本與Combo1類似。因為是歐洲交流標準的衍生物,所以也理所當然的成為了歐洲直流充電的標準系統。
CCS的歐洲版Combo2
緊接著中國在2011年12月也推出了自己的充電標準,既包括交流充電也包括直流充電的部分。值得注意的是,國標的交流充電插頭和歐洲的Type2很接近,然而在直流充電系統的設計上卻和日本的ChadeMO很相似。
中國國標交流充電插頭
國標直流充電插頭
2014年1月國際電工委員會(IEC)在官網上發布了 61851-23, -24,其中將四種現存的直流充電標準,日本的CHAdeMO,中國的國標以及歐洲和美國兩種版本的CCS一同列入了國際直流充電標準的行列。
國際電工委員會(IEC)承認的四種直流電國際充電標準
另外值得一提的是特斯拉的Supercharger,雖然受限于自身的影響力沒有被列入國際標準,但是特斯拉的充電技術足以讓人稱奇,他以最快的充電速度傲視群雄,在北美能達到120kW,銷售到歐洲的特斯拉有特別設計的充電系統,可以通過Type2進行直流充電,最高可達90kW,作為比較,大眾的e-golf的直流充電功率為40kW,寶馬的i3的直流充電功率為50kW。
特斯拉Supercharger北美充電接口
特斯拉Supercharger歐洲充電接口,通過Type2實現直流充電
值得注意的是,究竟是交流還是直流充電,并不是能簡單的從插頭的形狀來區分,同樣的物理結構,相同的針腳排列,在不同的通信協議規定下能實現不同的功能。以德國的Type2插口為例,同樣的插頭可以實現四種工作方式,下圖中CP和PP針腳負責電動車與充電樁之間的通信,PE是保險,L1,L2和L3為多相線導體,N為中性線導體,+和-分別代表直流充電時的正負極。
1. 交流充電,單相或者三相交流電,適用范圍從家里電源口到充電樁,充電功率范圍3-44kW。
2. 交流或直流充電,單相或者三相交流電,交流電充電功率同上,直流電充電功率最高可到40kW,禁止同時使用直流和交流電充電。
3. 直流普通充電,最高充電功率可達70kW。
4. 直流快速充電,也就是上文提到過的CCS的歐洲版本Combo2,充電功率可達140kW。
如果說插口的結構是人的身體,通信協議就是人的大腦。思想不一致,行動也自然無法統一。
總結
目前為止,以尼桑LEAF為首的日本電動車在國際市場仍占有統治地位,CHAdeMO充電樁的覆蓋面也依然無人能及。然而以大眾寶馬為首的德國車企正準備強勢進入電動車市場,CHAdeMO優勢也在逐步被CCS蠶食。歐洲議會就已經提議,在歐洲范圍內從2019年起不再支持CHAdeMO充電樁的安裝,是否真會實施雖然還不得而知,但是起碼表明了歐洲議會全力扶持CCS的一種態度。CHAdeMO在美國想必也會遭遇類似的待遇。盡管如此CHAdeMO仍舊在美國和歐洲高速的擴建CHAdeMO充電站,試圖以統治性的規模優勢壓制反對的聲音。
美國和德國的汽車工業有著很深的歷史淵源,1929年通用就并購了德國的歐寶,1930年福特也在德國建立自己的工廠,2012年福特還在德國開設第二家工廠,專門生產電動車Focus Electric。此外,從美德兩國的CCS直流充電標準的產生過程可以看出,在設計之時就已經將標準基本統一,雖然接口尺寸還有些差別,只需要簡單的轉換接口就可以實現完全統一。目前市場上已經有交流電Type1間Type2的轉接口,相信以Type1和Type2為基礎的直流充電Combo1和Combo2間的轉接口也會在不久的將來面世。雖然目前CCS在美國和德國都處在剛起步的階段,但是在CCS正式納入國際標準后,借助于德美兩國廣闊的市場以及雄厚的技術,必定會在未來幾年高速發展。
僅從充電功率來看,特斯拉無疑有著巨大的技術優勢,然而定位高端注定了受眾面小,影響力小,沒有入選國際直流充電標準也不讓人意外,沒有誰會愿意看到在自己的國家有兩種強勢的國際標準并存。德國Type2的設計公司Mennekes為了更好的推廣他們的產品,在很多年前就已經放棄了自己的專利,這在當時,對于一個中型規模的公司不能不算是一次賭博,然而他們的冒險收到了成效。特斯拉現在也打算效仿Mennekes的做法,在不久前免費公開了自己的專利技術,試圖吸引更多的車企采用自己的技術,擴大影響力,但似乎為時已晚,中日美歐的電動車充電標準的格局已經基本形成。特斯拉只能夾縫中求生存,主動研發Supercharger與四個國際標準間的轉換接口。但無論如何,使用轉換插頭充電都很難達到在Supercharger充電樁充電的高功率。
由此可見,統一充電標準很可能只有兩條路可走,車企在設計上采用統一的充電接口,然后根據銷售市場研發合適的轉接口,或者根據所面向的市場設計特別的充電接口,比如特斯拉。當然無論哪條路,通信協議的開放以及部分技術的專利問題都是最主要的障礙。各個充電標準在未來幾年的發展態勢會在一定程度上影響標準制定者下一步將采取的策略,繼續嘗試壟斷亦或是退一步尋求分享。
與歐美車企相比中國在技術上處于絕對的劣勢。如今中國的充電站正按照國標要求快速建設,但幾乎不可能在一段時間后轉向德國的標準,將所有充電站推倒重建,那樣損失的人力物力難以估量。但是針對國標的轉換插頭應該會很快出現在市場上,到那時,門戶大開,國內現成的充電網就能完全為進口的電動車所用。到那時,國內的電動車將受到極大的沖擊,正如中國當年加入WTO,國內電動車市場難免經歷一次大規模的洗牌,陣痛在所難免。在此之前,應該是中國電動車生產廠家最后的機會,增進合作,改進技術,擴大市場已是當務之急。
作者:馬翼
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