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缓解充电等待焦虑 快充是噱头还是黑科技

来源:新浪汽车时间:2021-10-21 09:03编辑:王雨
苹果版|咪乐|直播app 原标题:哀悼!克罗地亚球员被球击中后身亡,年仅25岁北京时间3月25日,克罗地亚足协官网发布了一则令人悲痛的消息,一名在克罗地亚第三级别联赛踢球的球员博班(BrunoBoban)在被球击中后倒地,经抢救无效后身亡。

  随着新能源汽车技术的不断进步,一直困扰着大家的续航里程焦虑逐渐得到解决,得益于电池密度的升级,目前市面上不少车型的续航里程都达到了600km以上,可以说一定程度上解决了消费者的里程焦虑。

  不过,目前续航里程的增加主要依靠的是增加电池密度,也就是说在电池包重量不变的情况下,电池的容量会越来越大,从过去最早的30kWh到现在的90kWh,甚至更高。

  电池容量的增大,如果在充电功率不变的前提下,也就意味着充电时长的增加。如果说50kWh的电池用1-2小时便能充满,换成一个90kWh的电池包,往往用时就要超过3个小时。

  所以,新的问题产生了,当我们对电动汽车续航焦虑降低后,充电时长的焦虑又来了。

  为了缓解这一现象,特斯拉、蔚来和小鹏等车企都推出了自己的超充系统,并且还在不断扩大规模。而8月底广汽埃安发布的超级快充技术,包含超级快充电池和A480充电桩,再一次提升了超级快充的热度,引起广泛关注。

  那么,这个可以让用户充电时间大大压缩的超级快充,是噱头还是黑科技,真的能解决用户的充电等待焦虑吗?

  多家车企、动力电池企业入场超级快充

  广汽埃安发布的6C超级快充技术,功率输出不低于480kW技术,又一次引起了行业对超级快充的热议。实际上除了广汽埃安外,几乎在所有车企规划中,都开始布局超级快充车型以及相关技术研发了。

  早在2019年,保时捷推出的Taycan就能实现在800V直流充电桩充电的情况下,充电4分钟,续航100km,15分钟充电80%,是当时早期布局超级快充车企的典型代表。

  特斯拉的第三代超级充电桩,最大充电功率达到250kW,相比第二代的150kW有非常巨大的提升。使用第三代超级充电桩,Model 3长续航版可以在5分钟左右补充120km续航里程,部分车型在峰值功率的状态下,15分钟可获得约250km续航里程。

  马斯克曾在推特上透露,未来会对超级充电桩网络进行升级,将充电功率进一步提升到300kW。从特斯拉对外公布的数据显示,其在国内开放使用的超级充电站数量超过900座,超级充电桩数量超过7000桩,特斯拉充电网络已经覆盖国内超过330座城市。

  而国内的车企也没有落后,小鹏汽车最近就宣布,在高速上建设了首批11个高速超级充电站,首批上线运营的充电站输出功率为180kW,能为小鹏车主快速补充续航里程。

  数据显示,目前小鹏汽车已经在全国各地上线了298个品牌超级充电站,以及1457个免费充电站,覆盖主要交通枢纽、商业中心、旅游景点、高速公路服务区等场景。

  另外,蔚来汽车在全国也已经拥有超过200座品牌超级充电站以及350座品牌换电站,是目前造车新势力中数量最多且建设速度最快的品牌。

  此外,还有吉利、长安、奥迪、大众、宝马、PSA和现代等新能源车车企都已对外宣称入局超级快充,实现几百千瓦级的超级充电速度。

  值得一提的是,动力电池企业蜂巢能源也今年的上海车展首次对外公布了其全新的快充技术和对应的电芯,可实现充电10分钟,行驶400km,接近特斯拉V3超充桩的2倍,续航接近燃油车一箱油的行驶里程,预计在2023年Q2季度实现量产。

  据现场的技术人员介绍,这款超级快充的技术创新主要包括,正负极材料运用了最新技术,并且电解液采用含硫添加剂/锂盐添加剂等低阻抗添加剂体系,降低正负极界面成膜阻抗。

  宁德时代也没有落后,提前为超级快充技术布局,推出了自主研发的快充型电芯,充电速度提升一倍,可实现15分钟充电80%。

  充电桩企业当然不会错过这个好机会,星星充电、特来电、智慧充电树等充电桩企业也推出了大功率充电桩,不仅达到充电效率提升,而且还降低了电能损耗。

  众多企业纷纷入场超级快充,也让它成为香饽饽。

  高压快充车型增多,超级快充迎来发展新时代

  无可厚非,充电时间长痛点的存在,使得超级快充势必会成为未来新能源汽车研究的重点方向与发展方向。

  中国科学院院士欧阳明高在2021年电动汽车百人会组织的研讨会上提到,要解决充电时间长难题,需要更大功率的快充技术,超级快充是大势所趋,行业需要推进新能源汽车采用≥800V的更高电压平台。

  为了更彻底的解决电动汽车充电时间长这一“症结”,越来越多的企业建立800V高压平台搭配超级快充,从而更好解决这一“顽疾”,同时车企也推出更多应对高压快充功能的车型。

  其中就包括吉利浩瀚架构下首款车型极氪001,采用了800V高压系统,支持大功率直流快充,从30%到80%的时间,只需要25分钟;此外还提供极氪专属的360kW极充桩,实现充电5分钟,续航120km。目前,极氪能源品牌“极能”旗下极充站、超充站正式在杭州落成,将于交车后正式开启运营。

  而最近广汽埃安推出的AION V Plus也会搭载超倍速电池技术和配套的A480超级充电桩,相比于传统电池包300-600V的电压,搭载在AION V Plus上的电池包电压可以达到880V,在与配套的A480超级充电桩配合时,最大输入电压能达到1000V,最大电流能达到500A,最高充电功率能达到480kW。

  岚图汽车也发布了量产的800V高压超级快充,实现充电10分钟续航400km,为解决新能源汽车用户里程和补能焦虑提供“最优解”。

  此外,在今年的上海车展,现代基于E-GMP专用平台打造的IONIQ 5,拥有400V/800V宽电压超高速充电功能以及3.6kW大功率车载对外供电功能。

  除了车企之外,零部件端巨头企业也纷纷开始布局。高压技术已初步完备,相关部件预计将在2021年开始实现行业量产,如采埃孚表示将于今年在中欧量产800V功率电子,华为、博格华纳、汇川技术等陆续发布800V电驱动系统;保时捷Taycan已经应用了800V PTC;翰昂系统的电动压缩机可覆盖到800V电压。

  虽然超级快充尚处于初步发展阶段,仍面临着诸如零部件替换升级、电源电池安全性难题、瞬间功率造成的电网冲击、换电与其他充电方式替代等挑战,但我们仍无法阻挡其发展的步伐,超级快充正迎来发展新时代。

  建设超级充电桩需要解决诸多问题

  当电动车的续航里程飞速提升,电池的能量密度已经不再是急需解决的问题,于是提高电池的功率密度就成为当下首要任务,所以我们就看到了当下各种快充、超充技术。

  我们从广汽埃安推出的这套超级快充系统可以看出,其核心是由超倍速电池技术和配套的A480超级充电桩所组成。也就是说,如果想要全面实现超级快充的普及,就需要有配套的电池技术和超级充电桩,二者相辅相成。

  事实上,建设超级充电桩并不是一件容易的事,仍然会面临很多挑战。

  首先是基础设施方面,我们都知道,目前的快充功率可达到350kW,这对现有电网瞬时负担很大,可能会影响电网的稳定性,同时由于基础设施的设计及铺设的滞后可能对超快充的推广带来一定的影响,特别是一些用电量较大的商场、小区等。

  一般来说,快充采用的是直流充电,基本上都是公共设施,这样,不同的厂家应采用相同的充电协议及标准,这样才能使得公共设施更好的通用,而目前很多企业的充电协议都是不统一的。

  另外是充电费用和使用率问题,一般情况下,家庭还是大多会选择慢充,之所以选择快充是因为家里没有充电桩,选择超级快充或许是时间紧急的情况下。

  拿特斯拉的超级快充举例来说,特斯拉V2充电桩20%充到80%基本在半小时以内,V3在20分钟以内可以搞定,超级快充虽然充电速度较快,但是费用也会相对较高。

  有车主表示,如果不着急选择晚上在家晚,仅3毛多钱一度电,家充一个月电费100元左右,而超充一次就需要将近100元,这显然是很贵了,并且还有停车费,全算下来成本也是很高的,如果不是有着急的事情,一般不会选择使用超级快充。

  其实以上案例并不少见,我们在充电桩使用率走访中也发现,超级充电桩的使用率还是很低的,很多车主表示目前超级充电桩速度很快,但充电费用还是偏贵,平时出行还是以家充为主。

  这就导致超级充电桩的利用率大大降低,也会对盈利造成影响,这也是急需要解决的问题,

  基础设施的影响。

  配套电池技术是实现超级快充的必要条件

  超级充电是公共充电桩的发展趋势,除了充电桩,也需要动力电池技术的配合,现阶段动力电池大多难以承受超大功率充电带来的损害。

  而解决方式主要是负极材料应用添加二次造粒及炭化工序的人造石墨、石墨烯,以提升快充性能,以及对电池包进行加热避免低温充电。

  在超级快充过程中,随着电池电压的升高,对车载的电力电子的功率器件是新的挑战,技术的限制,只有部分国外的厂商能提供相关的产品,这对专利及整车的成本上均是挑战。同时,电压等级的升高对高压电气安全也需要进行进一步评估。

  另外,快速充电的电流很大,电池及充电系统的发热量大,对车辆的热管理系统是一个很大的挑战,提高热管理的效率,探索直接冷却在车上的使用及非车载冷却系统等均是可能的挑战。

  对于电池来说,快速充电倍率大,对电池的寿命影响大,探索对电池内阻的降低,对正负极材料的进一步优化等,是对电池开发的挑战。

  所以说,要想实现超级快充的快速发展,配套的电池技术也要跟进。

  使用超级快充,很多人都会担心损坏汽车电池。那么,超级快充到底会不会毁坏电池呢?

  其实,在为电动汽车充电时,电动汽车上的电池管理系统BMS会估算动力锂离子电池组的充电状态,并根据电池组的状况自动调整充电电流至确保SOC保持在合理水平。

  在此范围内,可以防止由于过度充电或过度放电而损坏电池,因此无需过多担心快速充电对电池造成的损坏。

  简单来说,快充时电池管理系统BMS通过调整电池内电子的均衡性、电池温度、充电电压及电流等方面因素,使电池组不会受到过多的损伤,也就是说在电池组保修周期内,纯电动车车主可放心使用快充充电。

  不过,需要注意的是,快充作为车辆能量补充的一种方式,在一定时间上面能够解决车辆的充电时间的问题,减少充电的焦虑和续航里程的焦虑,对于快充而言,长期使用快速充电桩给电动车充电的话,也会在一定程度上减少电池寿命。

  因为快充对于电池的质量要求很高,而且大电流下的电池的反应条件过于苛刻剧烈,偏离平衡态较远,对于电池的寿命有较大的损失,安全系数会明显下降,但是随着电池技术的提升,相信这个问题也会很快得到解决。

  总结

  快速充电让人看到解决充电时间问题的曙光,但是其发展也不是一蹴而就的,基础设施,电网,电池技术,车载配套电气设备等都要考虑进去,虽然实施起来并不容易,但对纯电动汽车行业来说也是必须要攻克的难题。可以预见,随着更具有竞争力快充技术的到来,国内电动汽车也将会迎来新一波的爆发上升。

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