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电动汽车充电桩:大功率快充的"诗和远方"

时间:2022-08-01 13:57:19来源:钜大LARGE

导语:​快速充电桩能在短时间内迅速为电动汽车充电。最有名的快速充电桩当属TSLA(TeslaMotors)的SuperchargerStation了,它能在30分钟内为Tesla的ModelS充满约80%的电量,堪称superfast。

  随着新能源汽车不断地更新换代,以及充电需求的调整,大功率交直流快速充电技术已成为公司技术研发的方向。大功率交直流快速充电技术不仅可以提高充电桩的使用效率,最大限度节约充电场站的建设用地和成本,也可以更好的满足用户的出行需求。

  什么是大功率?

  我国对"大功率"尚未有明确的标准含义,但多次被业内提及并称之为"大功率"充电桩一般为350KW功率。2016年十二月二十六日,TSLACEO马斯克宣布将充电功率从120KW提升至350KW。同样在2016年底,一些国外车企都宣布在欧洲建立超级充电站,功率一般做到350KW。此外,欧美一些国家一直在进行大功率充电桩的研究,他们的目标是功率要达到350-500KW。

  我国规定的充电电流为250A以下,电压为750V以下,约为187.5kw。由此看来,350KW的充电桩已经突破国内标准。事实上,我国现在也有350KW的充电桩,但仅限于公交大巴车的应用,暂未应用于我国电动乘用车上。

  大功率快充是否影响电池寿命?

  一直以来在消费者间流传着"快充方式损害电池"的传言。而要讨论快速直流充电对电池的影响,首先要了解电动汽车电池。

  目前市面上电动汽车大多数是锂电池。理想状态下,锂电池的充放电过程中,实际是锂离子(Li+)从正极→负极→正极的运动状态,只要正负极材料的化学结构基本不发生变化,电池充放电的可逆性很好,锂离子(Li+)电池就能保证长时间循环。

  快速充电重要是保证锂离子(Li+)快速地从正极嵌出并快速的嵌入负极,其间不能造成锂离子(Li+)的沉积。但大功率充电往往导致电池温度升高,因此会伴随着一些副反应,如电解液分解、电极上出现沉积物,导致可逆性降低,电池容量也就会慢慢的减少。

  事实上,电动汽车充电时,电动汽车上的BMS会估测动力锂电池组的荷电状态(StateofCharge,即电池剩余电量),根据电池包的状况自动调节充电电流的大小,保证SOC维持在合理的范围内,防止由于过充电或过放电对电池的损伤,因此无需过度担心快充对电池的损伤。

  350kW大功率充电带来的挑战

  从成本构成来看,充电机、充电模块为充电核心设备,占充电桩总成本的45%-55%。充电站的投资成本为250万元,配电设施成本在160万元左右。一个普通桩的成本均价在5千-2万人民币,一台120KW的直流桩的市场价则会在十万元左右,若是350KW充电桩,价格更为昂贵。然而,从实际来看,大多数运营公司目前尚未实现盈利,只有极少数运营较好的充电站在一年内收回了成本。虽然国家给予了一定的补贴建设资金,但花落公司却屈指可数,有关快速充电桩的建设和运营,桩企可能要投入更多的运维资金。此外,场地的获取以及电力的增容等都是充电运营公司面对的重要障碍。

  从充电安全性来看,大功率充电带来的充电桩本身的散热问题,包括模块、充电枪、电缆的技术突破等,都是和安全问题直接挂钩的重要因素。而且,高电压是否会带来更严重的辐射,对身体造成影响,在消费者群体中也存在一定争议。

  从车型上看,外国电动汽车的车型普遍较大,例如TSLA等。但反观我国电动汽车产品,大多为A0级或A00级的车型,较小的空间导致较难安装尺寸更大的高电压零部件,有关使用大功率充电桩充电来说挑战不小。实际上,较小车型的重量更轻,搭载的电池数量相对较少,电池容量也并不高。目前,有专家对用户的快充需求进行了分析,发现慢充和普通快充就能满足乘用车工作出行、生活出行、长途出行、近郊旅游、紧急出行等使用情景,超级大功率充电需求并不明显。

  综上,电动汽车的推广时间还短,无论是电动汽车辆的使用普及率还是相应的充电设施都没有跟上发展要。充电桩功率提高虽是趋势,但需随市场需求而循序渐进地发展。发展大功率充电桩,应从五个方面进行提前的规划准备,即用户需求、运营需求、动力锂电池需求、国家政策以及完善的标准,且缺一不可。要想富先修路,电动汽车要想得到发展,充电桩的发展必须要走在前端。


标签: 电动汽车

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