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    新能源電動汽車的充電速度為何還這么慢?

    2020-03-24

    “這個充電樁怎么又充不進去電,是我的操作有問題嗎?”

    “別試了兄弟,這一整排都是壞的,都充不進去,去下面那排碰碰運氣吧?!币晃粺嵝哪c的電動車主說道。

    這是首席出行官在充電充電站中經常聽到的一段對話。而在日常使用純電動汽車的過程中,消費者最為頭疼的就是充電問題。光是在周邊找可用的充電樁就要耗費不少時間。而好不容易找到了,5個樁有4個是壞的。既耽誤時間,又影響心情。

    “充電慢,充電難“等等充電環節的弊病逐漸顯現。所以,如何提升消費的充電體

    驗自然而然的成為了充電樁“革命”的重中之重。

    那么,問題來了,為啥我們的因素都有哪些呢?

    從充電樁方面來說,以充電類型來劃分可分為兩類:直流充電樁交流充電樁。

    直流充電樁也被稱為快充樁,通常采用大功率直流充電,也就是將直流電直接儲存到電池內。但是,相較于慢充樁,快充樁的構造要復雜得多。因為單靠車載充電機已無法滿足高壓輸入的需求了,需要通過內置充電機加上升壓整流設備來實現。同時,高壓工作還會產生大量熱能,也需要額外的散熱裝置,這也是消費者在日常使用快充樁時常會聽到其內部會有風扇轉動的原因。

    但相比較快充樁在充電時發出的巨大“動靜”,其充電速度并沒有相應提升,峰值功率一般只有40kW+。

    據一份2018年國家電網的招標文件來看,60kW的直流充電樁為招標主流,這個速度已經很慢了。但是這只是理論功率,畢竟這個功率還是會受到電網整體負荷,車輛電芯狀態、環境溫度等多重因素影響,因此我們大多體驗到的峰值功率只有40kW+。

    也就是說,并不是這個充電樁60kW就表示它會一直以額定的功率給電動車充電,而是這只是一個理論狀態下的理想值。在實際使用情況中,功率是一直變化的,這主要取決于電網當時的供電能力以及電池組實時的情況。在充電過程中,BMS收集來自電芯的各種信息,經過分析與充電樁進行互動從而確保充電的功率處于電芯可以應對的工作窗口范圍內。

    同樣,充電樁的安全問題也是限制充電速率的一個重要原因。

    因為新能源汽車火災頻發的原因,國家電網在此前就下調過直流快充充電樁功率,充電速度由120A下調到90A。我們知道,充電速度取決于充電功率。充電功率越大,充電電流也就越大。而電流越大,對電路的承受能力要求也就越大。況且,當一個充電站幾臺充電樁同時使用,勢必會對電網造成極大的壓力,有可能會因為電路過熱而引發火災。

    但是,慢充樁則沒有這方面的顧慮。交流充電樁也被稱為慢充樁,通常輸入的是220V的交流電。由于電池組本身只能通過直流充電,所以慢充主要是通過車載充電機將交流電轉換成直流電,再儲存到電池內,完成交直流轉換和充電工作。所以,在時間上會比快充樁慢很多。

    但相較于快充樁,慢充樁因為有車載充電機轉換,所以對于電池的沖擊相對較小。同時,220V的電壓大多數家用電路都可以使用,再加上樁體較小安裝靈活,多用于家用充電。

    總結來看,快充樁是通過樁內充電機充電,充電的速度是由充電樁和電池充電速率共同決定的。只要電池可以接受,充電樁功率越高充電速度也就越快。

    但是,光靠充電樁并不能保證快充的速率。提升速率對于車輛電池的要求也非常高。

    并不是所有的動力電池都能承受大電流充電,如果充電電流超過電池的承受范圍,也會造成電池過熱出現燃燒引發安全事故。從技術角度來講,充電電流過快,會導致電池中的帶電鋰離子無序排列,進而導致鋰離子失去帶電性,甚至鋰離子”死亡“。這些鋰離子長時間堆砌會形成鋰枝晶,鋰枝晶過長會刺穿電池中的隔膜,導致電池內部短路,引發事故。

    蔚來自燃

    事實上,在每年所發生的新能源汽車燃燒事故中,有很大一部分都是因為鋰枝晶過長刺穿電池隔膜所導致的。

    為了保證電池的可靠性,有些電池廠商為了降低電池成本,進而限制電池的充電功率,來達到延緩電池衰減現象的出現。這也進一步限制了充電速率的提升。

    從車輛方面來說,在不考慮充電樁功率限制的條件下,快充能力取決于電池電芯的性能(材料、容量)、電池包的結構和電池管理系統(BMS)。

    以特斯拉Model 3上的2170電芯舉例,其支持更大的充電倍率(超過2C),而之前的18650電池的充電倍率在1.5C左右,這也是為什么V3超充只支持Model 3車型達到250kW的峰值充電速率。

    當然,電池的充電功率還受到BMS和電芯的實時狀態影響。

    BMS根據電芯狀態及電池包結構等特性,計算出電池的充電需求,并把這些需求發送給充電樁。在充電過程中,BMS收集來自電芯的各種信息,經過分析與充電樁進行互動從而確保充電的功率處于電芯可以應對的工作窗口范圍內。

    所以,充電效率這件事,需要車廠還有充電樁廠家相互配合,才能達到好的結果。特斯拉的V3超充技術就是最完美的例子。

    現階段,部分車型充電效率慢的主要原因是因為車企本身欠缺自主研發能力,而在供應商采購的電池及BMS系統的耦合度較低,再加之現階段每個充電廠商和車企對于自身充電標準的不統一而導致的。

    最后,想要充電功率真正的提升,不單單需要車企和供應商更加深度的配合,還需要充電樁生產廠家等相應行業的全面整合及標準統一方能實現。

    就現狀來看,要把公共充電樁的速度提升,還需要很長的路要走。


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