“這個(gè)充電樁怎么又充不進(jìn)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(jìn)去,去下面那排碰碰運(yùn)氣吧?!币晃粺嵝哪c的電動(dòng)車主說道。
這是首席出行官在充電充電站中經(jīng)常聽到的一段對(duì)話。而在日常使用純電動(dòng)汽車的過程中,消費(fèi)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(fèi)不少時(shí)間。而好不容易找到了,5個(gè)樁有4個(gè)是壞的。既耽誤時(shí)間,又影響心情。
“充電慢,充電難“等等充電環(huán)節(jié)的弊病逐漸顯現(xiàn)。所以,如何提升消費(fèi)的充電體驗(yàn)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:直流充電樁和交流充電樁。
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(chǔ)存到電池內(nèi)。但是,相較于慢充樁,快充樁的構(gòu)造要復(fù)雜得多。因?yàn)閱慰寇囕d充電機(jī)已無法滿足高壓輸入的需求了,需要通過內(nèi)置充電機(jī)加上升壓整流設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。同時(shí),高壓工作還會(huì)產(chǎn)生大量熱能,也需要額外的散熱裝置,這也是消費(fèi)者在日常使用快充樁時(shí)常會(huì)聽到其內(nèi)部會(huì)有風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)的原因。
但相比較快充樁在充電時(shí)發(fā)出的巨大“動(dòng)靜”,其充電速度并沒有相應(yīng)提升,峰值功率一般只有40kW+。
據(jù)一份2018年國(guó)家電網(wǎng)的招標(biāo)文件來看,60kW的直流充電樁為招標(biāo)主流,這個(gè)速度已經(jīng)很慢了。但是這只是理論功率,畢竟這個(gè)功率還是會(huì)受到電網(wǎng)整體負(fù)荷,車輛電芯狀態(tài)、環(huán)境溫度等多重因素影響,因此我們大多體驗(yàn)到的峰值功率只有40kW+。
也就是說,并不是這個(gè)充電樁60kW就表示它會(huì)一直以額定的功率給電動(dòng)車充電,而是這只是一個(gè)理論狀態(tài)下的理想值。在實(shí)際使用情況中,功率是一直變化的,這主要取決于電網(wǎng)當(dāng)時(shí)的供電能力以及電池組實(shí)時(shí)的情況。在充電過程中,BMS收集來自電芯的各種信息,經(jīng)過分析與充電樁進(jìn)行互動(dòng)從而確保充電的功率處于電芯可以應(yīng)對(duì)的工作窗口范圍內(nèi)。
同樣,充電樁的安全問題也是限制充電速率的一個(gè)重要原因。
因?yàn)樾履茉雌嚮馂?zāi)頻發(fā)的原因,國(guó)家電網(wǎng)在此前就下調(diào)過直流快充充電樁功率,充電速度由120A下調(diào)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(duì)電路的承受能力要求也就越大。況且,當(dāng)一個(gè)充電站幾臺(tái)充電樁同時(shí)使用,勢(shì)必會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成極大的壓力,有可能會(huì)因?yàn)殡娐愤^熱而引發(fā)火災(zāi)。
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(jī)將交流電轉(zhuǎn)換成直流電,再儲(chǔ)存到電池內(nèi),完成交直流轉(zhuǎn)換和充電工作。所以,在時(shí)間上會(huì)比快充樁慢很多。
但相較于快充樁,慢充樁因?yàn)橛熊囕d充電機(jī)轉(zhuǎn)換,所以對(duì)于電池的沖擊相對(duì)較小。同時(shí),220V的電壓大多數(shù)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(jié)來看,快充樁是通過樁內(nèi)充電機(jī)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(duì)于車輛電池的要求也非常高。
并不是所有的動(dòng)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(huì)造成電池過熱出現(xiàn)燃燒引發(fā)安全事故。從技術(shù)角度來講,充電電流過快,會(huì)導(dǎo)致電池中的帶電鋰離子無序排列,進(jìn)而導(dǎo)致鋰離子失去帶電性,甚至鋰離子”死亡“。這些鋰離子長(zhǎng)時(shí)間堆砌會(huì)形成鋰枝晶,鋰枝晶過長(zhǎng)會(huì)刺穿電池中的隔膜,導(dǎo)致電池內(nèi)部短路,引發(fā)事故。
事實(shí)上,在每年所發(fā)生的新能源汽車燃燒事故中,有很大一部分都是因?yàn)殇囍н^長(zhǎng)刺穿電池隔膜所導(dǎo)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(jìn)而限制電池的充電功率,來達(dá)到延緩電池衰減現(xiàn)象的出現(xiàn)。這也進(jìn)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(jié)構(gòu)和電池管理系統(tǒng)(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(dá)到250kW的峰值充電速率。
當(dāng)然,電池的充電功率還受到BMS和電芯的實(shí)時(shí)狀態(tài)影響。
BMS根據(jù)電芯狀態(tài)及電池包結(jié)構(gòu)等特性,計(jì)算出電池的充電需求,并把這些需求發(fā)送給充電樁。在充電過程中,BMS收集來自電芯的各種信息,經(jīng)過分析與充電樁進(jìn)行互動(dòng)從而確保充電的功率處于電芯可以應(yīng)對(duì)的工作窗口范圍內(nèi)。
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(dá)到好的結(jié)果。特斯拉的V3超充技術(shù)就是最完美的例子。
現(xiàn)階段,部分車型充電效率慢的主要原因是因?yàn)檐嚻蟊旧砬啡弊灾餮邪l(fā)能力,而在供應(yīng)商采購(gòu)的電池及BMS系統(tǒng)的耦合度較低,再加之現(xiàn)階段每個(gè)充電廠商和車企對(duì)于自身充電標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一而導(dǎo)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(yīng)商更加深度的配合,還需要充電樁生產(chǎn)廠家等相應(yīng)行業(yè)的全面整合及標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一方能實(shí)現(xiàn)。
就現(xiàn)狀來看,要把公共充電樁的速度提升,還需要很長(zhǎng)的路要走。