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充电多快您满意?聊新能源车快充技术

问答叫兽
2021-12-15 15:19
车辆的最大充电功率、国内快充网络现状

近年来,随着我国牌照城市数量的增加以及部分城市纯电动汽车补贴+免摇号的政策,越来越多的人开始使用纯电动汽车。对于那些使用纯电动汽车的朋友来说,给汽车充电已经成为他们汽车生活的重要组成部分。需要充电时,车主通常会优先寻找附近的快充桩,不为别的,只为缩短充电时间。国内快速灌注桩技术现状如何?世界上最先进的快充技术达到了什么水平?让我们谈谈快速充电。

●先说车,再说充电桩。

目前中国市场主流的纯电动汽车产品使用国内比较常见的60kW DC快充桩,从低电量充电到80%电量需要30分钟左右。

当电池电量超过80%时,系统会限制充电电流,以避免电池温度过高或电池单元过充损坏。这就是电池电量超过80%后充电速度下降的原因。

目前市面上主流的中国品牌纯电动汽车一般使用60kW DC快充桩从低功率充电到100%功率需要一个半小时左右。你觉得这个充电效率够快吗?我觉得60kW DC快充桩的充电速度勉强可以满足城市通勤临时供电的充电需求,充电20分钟可以增加100km左右的续航,基本够回家或者工作了。但是如果你想跑长途,需要给电池充电的话,会有点慢。

虽然国内部分地方已经开始支持120kW或150kW的DC快充桩,但目前国内大部分纯电动汽车的最大充电功率都在60kW以下,因此现有大部分纯电动汽车的充电速度无法靠功率更高的DC充电桩来提升。目前在国内销售且支持120kW及以上充电功率的量产车型只有特斯拉Model S查成交价|参配|优惠政策)、Model X查成交价|参配|优惠政策)和Model 3查成交价|参配|优惠政策)。

●国内充电桩现状及收费成本

目前,接入国家电网和南方电网的充电桩数量已达25万个。在京、沪、广、成四面环抱的区域,DC在主要高速服务区设置了快速充电桩,方便国民出行。此前的京广电动游、沪蓉电动游展示了中国高速公路充电网络的现状,推荐大家观看。

根据国家计划,到2021年,中国的电动汽车数量将超过500万辆。为了满足这些纯电动汽车的充电需求,充换电站数量需要达到1.2万个,充电桩数量需要达到450万个。从规划来看,今明两年中国充电桩的数量会有很大的增长。

南方电网在高速公路服务区新建充电桩以60kW DC快充桩为主,少数服务区也配套120kW DC快充桩。但如前所述,目前国内大部分纯电动汽车的最大充电功率都在60kW以下,使用更强大的DC快充桩也不会提高充电速度。对于支持120kW快速充电的特斯拉车型,使用这些120kW DC快速充电桩可以实现接近特斯拉超级充电站的充电速度。

说到充电成本,下面就来说说纯电动车的充电成本相比燃油车加油能节省多少!这里我们以商祺MG EZS为例,用来指代其燃油版车型SAIC MG ZS。

" SAIC MG EZS和SAIC MG ZS"

燃油车油耗测试平均速度为30±2km/h,与纯电动汽车低速续航里程测试平均速度标准一致。在平均时速30±2公里的情况下,MG EZS行驶100公里的成本仅为MG ZS的33%左右。

因此,纯电动汽车和燃油汽车在比较购买和使用成本时并不具备完全的优势。当然,车辆行驶里程越长,纯电动汽车在整体使用成本上的优势就越明显。

●中国最大的充电桩运营商是谁?

这家名为TELD的公司成立于2021年,母公司为特瑞德,是一家专门从事箱式电力设备研发和生产的中德合资企业。特来电是特睿德开拓国内充电桩市场的重要棋子。国家电网运营的充电桩数量位居第二,仅次于Teruide。

江苏万邦德合新能源科技有限公司也是全国电动汽车充电设施发展促进联盟发起单位,全国充电设施行业标准起草工作组成员。

国外最新快充技术、超快充配置或引领风潮

●新一代超级充电桩有多少头牛?

说了这么多国内情况,我们再来看看目前国外充电桩的水平。首先我们来看看特斯拉的情况。美国时间今年3月6日晚,特斯拉在加州弗里蒙特正式推出第三代超级充电桩测试版。充电桩最大输出功率达到250kW,采用了液冷充电电缆的新设计。

从上表的对比可以看出,与目前常见的60kW DC快充系统相比,250kW快充系统是一款15kw wh/100km续航的纯电动汽车,理论上100km续航需要3.6分钟充电,也就是每1km续航仅需2.16秒。个人认为这个充电速度足够快,完全可以满足纯电动车临时补货的需求。当然这里需要说明的是,纯电动汽车的电池组在充电时,当电量超过一定百分比时,充电电流会明显减小,充电功率会小于理论最大值,充电速度也会降低。这是为了保护电池,延长电池寿命。

相比特斯拉第二代超级充电桩120kW的最大充电功率,全新超级充电桩的最大充电功率提升了一倍多。同时,通过增加充电站的功率冗余,新的第三代超级充电桩将不会出现多车充电分流导致单车充电功率下降的情况。现在,两个第二代超级充电桩共用一个变压器。给自行车充电时,最大充电功率为120kW;如果相邻两个充电桩由汽车充电,第一辆接驳车的最大充电功率为85kW,第二辆接驳车的最大充电功率为60kW,会降低充电效率,让用户的充电体验变差。这也是第三代超级充电桩在升级时需要大幅度提升的地方。

此外,特斯拉表示将把第二代超级充电桩的最大充电功率提升至145kW,这可能说明Model S和Model X通过升级可以支持145kW的最大充电功率。250kW第三代超级充电桩将于今年二三季度在北美上市,四季度在欧洲和亚太地区上市。换句话说,中国Model 3客户最早可能在今年年底享受到250kW超充的快感。

保时捷Taycan查成交价|参配|优惠政策)的前轴上有一个电机,后轮轴上有一个电机,电池组位于车身底部。车辆在0-100公里/小时时的加速时间小于3.5秒。凭借超快充电技术,保时捷Taycan可在15分钟内充电400公里。

这个实验充电站位于德国巴伐利亚州。上图中的保时捷Panamera查成交价|参配|优惠政策)测试车配备了90kWh电池组,充电速度超过400kW。旁边的宝马i3查成交价|参配|优惠政策)测试车配备了57kWh的电池组,电池从10%充到80%只需要15分钟。450kW实验充电站项目名为“FastCharge”,获得了德国联邦土地、基础设施、交通和旅游部提供的760万美元研发资金,由宝马、保时捷、西门子、阿莱格和凤凰联络E-Mobility组成的行业协会运营。

●增加最大充电功率是趋势,超快充电配置将引领未来趋势。

要增加充电功率,可以增加充电电压或电流。如果增加充电电流,考虑到电缆的安全载流量,充电电缆和系统中的线路都需要加厚。当电流达到一定水平时,电缆体积的增大会使增加充电电流的方案不切实际。因此,目前提高充电功率的方案主要是进一步提高充电电压。要提高充电电压,需要对整车零部件和电气零部件的电压等级进行升级,这将大大增加车辆的制造成本。同时,整个电池系统的相应性能指标应大幅提升,以满足大功率充电的需求。

同时,用大功率给电池充电会导致电池热量显著增加,电池冷却系统的性能和电池管理系统的效率对于控制电池衰减尤为重要。

目前主流纯电动汽车采用DC快充时,电池组和功率转换模块的冷却系统会更快工作,降低电池组和充电系统的温度,从而避免电池组因高温而加速老化或损坏。如果当前最大充电功率加倍甚至进一步增加,在保证车辆安全性能的同时,不容易控制电池组充电时产生的高温,需要长时间进行各种相关实验进行验证。这也是350kW甚至450kW充电桩已经配备,却没有量产车可以用的重要原因。

目前国内大部分新推出的纯电动汽车最大充电功率在40-60kW之间。实践中,使用60kW DC快充桩充电时,很多情况下无法达到最大充电功率。为了达到最大充电功率,车辆充电系统需要匹配充电桩支持的电压和电流。因此,统一和完善收费标准是实现高效快速收费的前提。

未来几年,中国品牌纯电动汽车最大充电功率将逐步提升,最大充电功率80kW、100kW、120kW的车型将陆续与消费者见面。

相信很多厂商也会看到这个消费者的痛点。未来,以充电速度为卖点的车型将掀起一波风潮。技术在不断发展,450kW终将到来,只是时间问题。理论上,用450kW的功率充电,5分钟就能充电超过200公里续航里程。你对这个充电速度满意吗?欢迎大家在文章底部的讨论区留言,发表自己的看法。

●总结:

在国内,量产最快的纯电动汽车依然是特斯拉的Model S、Model X和Model 3。有了超级充电桩,这些机型最大功率可充120kW。国内高速公路服务区主要采用60kW DC快充桩,少数服务区还配备120kW快充桩。但目前国内大部分纯电动汽车只支持60kW及以下的最大充电功率,这些车辆的充电速度无法通过更快更高功率的充电桩来提升。未来,纯电动汽车充电系统和DC快充桩设备将进一步升级,增加最大充电功率,缩短充电时间,提升用户体验。最快来到我们身边的应该是特斯拉的第三代250kW超级充电桩。这种新型快速充电桩预计将于今年年底在亚太地区推出。5分钟能充120公里真的这么神奇吗?我们可能会在今年内发现!

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