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目标10分钟以内!特斯拉即将“治愈”充电焦虑症

2019-06-13 14:05
EV导购
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纯电动汽车为什么火不起来?

对消费者来说核心原因就是续航里程和充电时间的问题:

前者是由电池能量密度决定的,目前处于瓶颈期,导致车子的续航里程都在500km上下;后者则是电池本身、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,还有很大进步空间。在续航里程没啥搞头的情况下,怎样压缩充电时长,顺理成章就成了各国和各大厂商的重点攻坚对象。

日前,知名电动汽车品牌——特斯拉对外宣布,位于美国加州的V3超级充电站正式对外开放,该充电站有8个充电功率为250kW的充电桩,充电5分钟就可为车辆增加约121km的续航里程,约15分钟即可将电量冲到80%。

什么是大功率充电系统?

大功率充电系统顾名思义就是充电功率很大的充电设备,这是一个相对概念。

目前国网最大功率的直流电桩(快充)的功率在60kW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,特斯拉目前在国内的超级充电站功率120kW,其相比国网充电桩就属于大功率充电。而相比最新的V3超级充电桩(250kW),目前的V2充电桩又显得有些小巫见大巫。

大功率充电设备可以有效压缩充电时间,如果以燃油车加油为目标(不超过10分钟)的话,完美的充电桩的功率(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终极目标。

很显然,大功率充电设备不是独立存在的,其对电池、电桩以及电网都提出了更高的要求。

怎样抑制电池热效应,防止自燃?

首先是电池,即使是现在的60kW充电桩,也经常出现电动汽车自燃的新闻,说到底都是大电流的热效应导致的(化学电池有阻值)。现在还要将电流提升5倍甚至更高,更多热量会导致电池升温,需要对电池进行进一步升级改造。

举个例子,目前特斯拉旗下的Model X和Model S车型就只能支持现有的V2充电桩,而全新Model 3和即将推出的Model Y虽然定位低一些,但因为采用了更先进的电池管理系统,已经可以适应全新V3充电桩。

怎样解决大电流充电设备的安全风险?

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。400A的充电电流,换谁都一脸懵逼。

这样的超大电流需要怎么样的设备支持?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,再配上专属的散热系统,这样才勉强让人放心,最好是搞成超导状态(造价惊人)。

此外,充电过程也得是逐渐加压和逐渐减压,类似于给水缸灌水,快满的时候就得满满加,不然会溢出来,这也是为什么给汽车充电都是前期快后期慢的原因。

怎样建立独立的电网为充电站服务?

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的额定功率来算,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。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一百年的“超级工程”。

哪些车企/国家在做该系统?

很显然,特斯拉并不是唯一一个对大功率充电设备有兴趣的车企。

保时捷预计在2020年达到350kW的充电功率,已经可以将充电时间压缩到10分钟左右,比特斯拉更猛,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“800V/350kW”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%。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,毕竟都是一个“东家”。

目前日本本土的快充系统是150kW、而国内最高也就60kW。

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)”,预计充电功率也将达到300kW以上。更重要的是这玩意不是为某个品牌服务的,而是为所有电动汽车服务的。

编辑点评

大功率充电设备说白了就是一个迷你的变电站,800V/400A的终端数据对任何懂点电气常识的人来说都是绝对的“高危区域”,需要执行严格的安全标准和操作流程。

而如今,因为电动汽车兴起,我们要将它做成任何车主都可以轻松完成的充电过程,虽然没有技术瓶颈,但这对车子、充电桩、电网都提出了十分严苛的要求,真的是前景一片光明,路也不是一般的难走。

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