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这样给电动汽车充电只要十分钟!

导读: 里程焦虑和充电焦虑是纯电动汽车发展最重要的两道坎,第一个是由电池的能量密度决定的,目前最先进的锂电池汽车综合续航里程都在500km上下,处于瓶颈期,暂时进步空间不大;而充电时长则是由电池本身、充电设备以及电网多方决定的。

里程焦虑和充电焦虑是纯电动汽车发展最重要的两道坎,第一个是由电池的能量密度决定的,目前最先进的锂电池汽车综合续航里程都在500km上下,处于瓶颈期,暂时进步空间不大;而充电时长则是由电池本身、充电设备以及电网多方决定的。目前,主流快充系统极限基本是“在30分钟内将电量冲到80%”,这个数据远没有达到当前技术瓶颈,还有很大的进步空间。

目前,在电池能量密度(续航里程)没啥搞头的大环境下,怎样提高电池充电效率(压缩充电时长)?也就成了各国和各大厂商的重点攻坚对象。

什么是大功率充电系统?

大功率充电系统是一个相对的概念,目前国网最大功率的直流电桩(快充)的功率在60千瓦左右(500V/120A),如果从电量少于10%开始充电,充满需要的时间普遍大于1小时,即使是特斯拉的超级充电站,其功率也就120千瓦,而加油则只需要10分钟就能搞定,乘员顺便还能小个便。想要达到这个标准,充电桩的功率(电压X电流)要远高于当前的60千瓦快充系统(5倍以上),这就是大功率充电系统的概念。

相比“慢充”“快充”有什么优势?

站在用户的角度,我们需要的就是能在10分钟内搞定的“超级充电桩”,这有助于打消客户的充电焦虑,增加购买信心。而对于公交、物流这类运营车辆来说,高效的充电设备也将大大增加运营效率。本质上,充电效率的提高还是增强纯电动汽车的竞争力,扩大市场份额。

哪些国家/车企在做该系统?

保时捷在很久之前就开始大功率充电设备的开发计划,从50千瓦到1400千瓦,预计在2020年达到350千瓦的充电功率,已经跨入了“大功率充电设备”的门槛,显然这套系统主要是为即将推出的Taycan纯电动车(Mission E概念车量产版)准备的。

根据官方发布的消息,保时捷已经在德国柏林总部装了两个“800伏/350千瓦”的“样本充电桩”,可在15分钟内,使Taycan电池组的电量从较低的状态充至80%。目前Taycan已经开始接受全球消费者预定。个人猜测,以Taycan的超高定位,这台大功率充电桩初期很有可能是走“私人定制”的路线,说白了就是“想装?交钱!”

近日,奥迪对外发布了一款名为PB18 e-tron的纯电超跑,同期披露的还有800V/350Kw的充电设备,奥迪明言,这套充电设备确实借鉴了保时捷的思路,相同的体系也便于今后保时捷、奥迪旗下纯电动车产品共享大功率充电系统。

目前日本本土的快充系统是150千瓦、而国内最高也就60千瓦。日前,中国电力企业联合会(CEC)和日本电动汽车快速充电器协会(CHAdeMo)已经同意标准化下一代电动汽车(EV)快速充电系统,双方将在2020年前共同研发一款充电桩,可在不到10分钟的时间内将车辆充满电,该标准被称之为“推荐性国家标准(GB/T)”。

面对大功率充电这一新能源车的重要趋势,各国也在不遗余力推行该系统的标准化、规模化、网络化。虽然,在路上暂时还看不到这种“大杀器”,但GB/T概念的出现也算让消费者看到了大功率充电系统普及的曙光。

需要解决哪些问题?

想要提高充电效率,可不单单是提高充电电压那么简单,这对电池、电桩以及电网都提出了更高的要求。

1、铺设专用的电网系统是必须的

国内的民用电是220V(单相交流)、工业用电是380V(三相交流),而我们需要的是高达800V的高压直流电。以保时捷350kW电桩来算,其额定电流将超过400A,这对任何供电设备和用电设备来说都是一个非常恐怖的数值。

不管是民用还是工业用电都远不到这个标准,必须要从高压电网另外拉出一套完全独立的供电系统,显然,这不是汽车厂商能够办到的,如果能够建成并普及,那完全称得上得是国家电网能吹十几年的“超级工程”。

2、充电设备标准更高

搞电气的都知道,大电流是供电系统的“天敌”,所以输电线路都采用的特高压输电,目的就是限制电流,降低热效应(I^2Rt),减少输电的能量损耗。现在你跟我说,给汽车电池充电的电流是400A,换谁都是“黑人问号脸”。

这样超大电流需要怎么样的设备支持?作为直流充电设备,输电设备阻值必须是极低的,电线要多粗有多粗,接口要多结实有多结实,充电过程也得是逐渐加压和逐渐减压。除此之外,还需要专属的散热系统,给设备降温,最理想的是配冷却系统,搞成超导状态(造价惊人)。

3、安全评估十分重要

即使是现在的60kW充电桩,在炎热环境下也常出现自燃的情况,这在国内已经不是什么大新闻,说到底都是大电流的热效应导致的,现在还要将电流提升5倍甚至更高,其带来的安全隐患也是惊人的,破坏力也是惊人的。

而对电池来说,与超级电容不同,电池本身也是有阻值的,在大功率充电时也必然会产热,这对整车的高压防护等级、热管理等安全性能要求更高,特别是这种必须跟大电流“零距离接触”的情况。

作为一个搞电气出身的汽车媒体工作者,无论是供电厂、变电站、还是特殊工厂,提到800V/400A的这种工作环境,任何人都会将其视为“高危区域”,敬而远之。现在,你竟然告诉我,我屁股后面不到1米的地方就是这样的区域。不吹不黑,就算你把车子安全防护吹出一朵花来,我都不敢坐在车里等充电结束。

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