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緩解充電等待焦慮,超級快充是噱頭還是黑科技?

能源發(fā)展網(wǎng)發(fā)布時(shí)間:2021-10-08 00:00:00

隨著新能源汽車技術(shù)的不斷進(jìn)步,一直困擾著大家的續(xù)航里程焦慮逐漸得到解決,得益于電池密度的升級,目前市面上不少車型的續(xù)航里程都達(dá)到了600km以上,可以說一定程度上解決了消費(fèi)者的里程焦慮。

不過,目前續(xù)航里程的增加主要依靠的是增加電池密度,也就是說在電池包重量不變的情況下,電池的容量會(huì)越來越大,從過去最早的30kWh到現(xiàn)在的90kWh,甚至更高。

電池容量的增大,如果在充電功率不變的前提下,也就意味著充電時(shí)長的增加。如果說50kWh的電池用1-2小時(shí)便能充滿,換成一個(gè)90kWh的電池包,往往用時(shí)就要超過3個(gè)小時(shí)。

所以,新的問題產(chǎn)生了,當(dāng)我們對電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航焦慮降低后,充電時(shí)長的焦慮又來了。

為了緩解這一現(xiàn)象,特斯拉、蔚來和小鵬等車企都推出了自己的超充系統(tǒng),并且還在不斷擴(kuò)大規(guī)模。而8月底廣汽埃安發(fā)布的超級快充技術(shù),包含超級快充電池和A480充電樁,再一次提升了超級快充的熱度,引起廣泛關(guān)注。

那么,這個(gè)可以讓用戶充電時(shí)間大大壓縮的超級快充,是噱頭還是黑科技,真的能解決用戶的充電等待焦慮嗎?

多家車企、動(dòng)力電池企業(yè)入場超級快充

廣汽埃安發(fā)布的6C超級快充技術(shù),功率輸出不低于480kW技術(shù),又一次引起了行業(yè)對超級快充的熱議。實(shí)際上除了廣汽埃安外,幾乎在所有車企規(guī)劃中,都開始布局超級快充車型以及相關(guān)技術(shù)研發(fā)了。

早在2019年,保時(shí)捷推出的Taycan(配置|詢價(jià))就能實(shí)現(xiàn)在800V直流充電樁充電的情況下,充電4分鐘,續(xù)航100km,15分鐘充電80%,是當(dāng)時(shí)早期布局超級快充車企的典型代表。

特斯拉的第三代超級充電樁,最大充電功率達(dá)到250kW,相比第二代的150kW有非常巨大的提升。使用第三代超級充電樁,Model 3(配置|詢價(jià))長續(xù)航版可以在5分鐘左右補(bǔ)充120km續(xù)航里程,部分車型在峰值功率的狀態(tài)下,15分鐘可獲得約250km續(xù)航里程。

馬斯克曾在推特上透露,未來會(huì)對超級充電樁網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行升級,將充電功率進(jìn)一步提升到300kW。從特斯拉對外公布的數(shù)據(jù)顯示,其在國內(nèi)開放使用的超級充電站數(shù)量超過900座,超級充電樁數(shù)量超過7000個(gè)樁,特斯拉充電網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)覆蓋國內(nèi)超過330座城市。

而國內(nèi)的車企也沒有落后,小鵬汽車最近就宣布,在高速上建設(shè)了首批11個(gè)高速超級充電站,首批上線運(yùn)營的充電站輸出功率為180kW,能為小鵬車主快速補(bǔ)充續(xù)航里程。

數(shù)據(jù)顯示,目前小鵬汽車已經(jīng)在全國各地上線了298個(gè)品牌超級充電站,以及1457個(gè)免費(fèi)充電站,覆蓋主要交通樞紐、商業(yè)中心、旅游景點(diǎn)、高速公路服務(wù)區(qū)等場景。

另外,蔚來汽車在全國也已經(jīng)擁有超過200座品牌超級充電站以及350座品牌換電站,是目前造車新勢力中數(shù)量最多且建設(shè)速度最快的品牌。

此外,還有吉利、長安、奧迪、大眾、寶馬、PSA和現(xiàn)代等新能源車車企都已對外宣稱入局超級快充,實(shí)現(xiàn)幾百千瓦級的超級充電速度。

值得一提的是,動(dòng)力電池企業(yè)蜂巢能源在今年的上海車展首次對外公布了其全新的快充技術(shù)和對應(yīng)的電芯,可實(shí)現(xiàn)充電10分鐘,行駛400km,接近特斯拉V3超充樁的2倍,續(xù)航接近燃油車一箱油的行駛里程,預(yù)計(jì)在2023年Q2季度實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

據(jù)現(xiàn)場的技術(shù)人員介紹,這款超級快充的技術(shù)創(chuàng)新主要包括,正負(fù)極材料運(yùn)用了最新技術(shù),并且電解液采用含硫添加劑/鋰鹽添加劑等低阻抗添加劑體系,降低正負(fù)極界面成膜阻抗。

寧德時(shí)代也沒有落后,提前為超級快充技術(shù)布局,推出了自主研發(fā)的快充型電芯,充電速度提升一倍,可實(shí)現(xiàn)15分鐘充電80%。

充電樁企業(yè)當(dāng)然不會(huì)錯(cuò)過這個(gè)好機(jī)會(huì),星星充電、特來電、智慧充電樹等充電樁企業(yè)也推出了大功率充電樁,不僅達(dá)到充電效率提升,而且還降低了電能損耗。

眾多企業(yè)紛紛入場超級快充,也讓它成為香餑餑。

高壓快充車型增多,超級快充迎來發(fā)展新時(shí)代

無可厚非,充電時(shí)間長痛點(diǎn)的存在,使得超級快充勢必會(huì)成為未來新能源汽車研究的重點(diǎn)方向與發(fā)展方向。

中國科學(xué)院院士歐陽明高在2021年電動(dòng)汽車百人會(huì)組織的研討會(huì)上提到,要解決充電時(shí)間長難題,需要更大功率的快充技術(shù),超級快充是大勢所趨,行業(yè)需要推進(jìn)新能源汽車采用≥800V的更高電壓平臺。

為了更徹底的解決電動(dòng)汽車充電時(shí)間長這一“癥結(jié)”,越來越多的企業(yè)建立800V高壓平臺搭配超級快充,從而更好解決這一“頑疾”,同時(shí)車企也推出更多應(yīng)對高壓快充功能的車型。

其中就包括吉利浩瀚架構(gòu)下首款車型極氪001,采用了800V高壓系統(tǒng),支持大功率直流快充,從30%到80%的時(shí)間,只需要25分鐘;此外還提供極氪專屬的360kW極充樁,實(shí)現(xiàn)充電5分鐘,續(xù)航120km。目前,極氪能源品牌“極能”旗下極充站、超充站正式在杭州落成,將于交車后正式開啟運(yùn)營。

而最近廣汽埃安推出的AION V(配置|詢價(jià)) Plus也會(huì)搭載超倍速電池技術(shù)和配套的A480超級充電樁,相比于傳統(tǒng)電池包300-600V的電壓,搭載在AION V Plus上的電池包電壓可以達(dá)到880V,在與配套的A480超級充電樁配合時(shí),最大輸入電壓能達(dá)到1000V,最大電流能達(dá)到500A,最高充電功率能達(dá)到480kW。

嵐圖汽車也發(fā)布了量產(chǎn)的800V高壓超級快充,實(shí)現(xiàn)充電10分鐘續(xù)航400km,為解決新能源汽車用戶里程和補(bǔ)能焦慮提供“最優(yōu)解”。

此外,在今年的上海車展,現(xiàn)代基于E-GMP專用平臺打造的IONIQ 5,擁有400V/800V寬電壓超高速充電功能以及3.6kW大功率車載對外供電功能。

除了車企之外,零部件端巨頭企業(yè)也紛紛開始布局。高壓技術(shù)已初步完備,相關(guān)部件預(yù)計(jì)將在2021年開始實(shí)現(xiàn)行業(yè)量產(chǎn),如采埃孚表示將于今年在中歐量產(chǎn)800V功率電子,華為、博格華納、匯川技術(shù)等陸續(xù)發(fā)布800V電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng);保時(shí)捷Taycan已經(jīng)應(yīng)用了800V PTC;翰昂系統(tǒng)的電動(dòng)壓縮機(jī)可覆蓋到800V電壓。

雖然超級快充尚處于初步發(fā)展階段,仍面臨著諸如零部件替換升級、電源電池安全性難題、瞬間功率造成的電網(wǎng)沖擊、換電與其他充電方式替代等挑戰(zhàn),但我們?nèi)詿o法阻擋其發(fā)展的步伐,超級快充正迎來發(fā)展新時(shí)代。

建設(shè)超級充電樁需要解決諸多問題

當(dāng)電動(dòng)車的續(xù)航里程飛速提升,電池的能量密度已經(jīng)不再是急需解決的問題,于是提高電池的功率密度就成為當(dāng)下首要任務(wù),所以我們就看到了當(dāng)下各種快充、超充技術(shù)。

我們從廣汽埃安推出的這套超級快充系統(tǒng)可以看出,其核心是由超倍速電池技術(shù)和配套的A480超級充電樁所組成。也就是說,如果想要全面實(shí)現(xiàn)超級快充的普及,就需要有配套的電池技術(shù)和超級充電樁,二者相輔相成。

事實(shí)上,建設(shè)超級充電樁并不是一件容易的事,仍然會(huì)面臨很多挑戰(zhàn)。

首先是基礎(chǔ)設(shè)施方面,我們都知道,目前的快充功率可達(dá)到350kW,這對現(xiàn)有電網(wǎng)瞬時(shí)負(fù)擔(dān)很大,可能會(huì)影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性,同時(shí)由于基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計(jì)及鋪設(shè)的滯后可能對超快充的推廣帶來一定的影響,特別是一些用電量較大的商場、小區(qū)等。

一般來說,快充采用的是直流充電,基本上都是公共設(shè)施,這樣,不同的廠家應(yīng)采用相同的充電協(xié)議及標(biāo)準(zhǔn),這樣才能使得公共設(shè)施更好的通用,而目前很多企業(yè)的充電協(xié)議都是不統(tǒng)一的。

另外是充電費(fèi)用和使用率問題,一般情況下,家庭還是大多會(huì)選擇慢充,之所以選擇快充是因?yàn)榧依餂]有充電樁,選擇超級快充或許是時(shí)間緊急的情況下。

拿特斯拉的超級快充舉例來說,特斯拉V2充電樁20%充到80%基本在半小時(shí)以內(nèi),V3在20分鐘以內(nèi)可以搞定,超級快充雖然充電速度較快,但是費(fèi)用也會(huì)相對較高。

有車主表示,如果不著急選擇晚上在家充,僅3毛多錢一度電,家充一個(gè)月電費(fèi)100元左右,而超充一次就需要將近100元,這顯然是很貴了,并且還有停車費(fèi),全算下來成本也是很高的,如果不是有著急的事情,一般不會(huì)選擇使用超級快充。

其實(shí)以上案例并不少見,我們在充電樁使用率走訪中也發(fā)現(xiàn),超級充電樁的使用率還是很低的,很多車主表示目前超級充電樁速度很快,但充電費(fèi)用還是偏貴,平時(shí)出行還是以家充為主。

這就導(dǎo)致超級充電樁的利用率大大降低,也會(huì)對盈利造成影響,這也是急需要解決的問題,基礎(chǔ)設(shè)施的影響。

配套電池技術(shù)是實(shí)現(xiàn)超級快充的必要條件

超級充電是公共充電樁的發(fā)展趨勢,除了充電樁,也需要?jiǎng)恿﹄姵丶夹g(shù)的配合,現(xiàn)階段動(dòng)力電池大多難以承受超大功率充電帶來的損害。

而解決方式主要是負(fù)極材料應(yīng)用添加二次造粒及炭化工序的人造石墨、石墨烯,以提升快充性能,以及對電池包進(jìn)行加熱避免低溫充電。

在超級快充過程中,隨著電池電壓的升高,對車載的電力電子的功率器件是新的挑戰(zhàn),技術(shù)的限制,只有部分國外的廠商能提供相關(guān)的產(chǎn)品,這對專利及整車的成本上均是挑戰(zhàn)。同時(shí),電壓等級的升高對高壓電氣安全也需要進(jìn)行進(jìn)一步評估。

另外,快速充電的電流很大,電池及充電系統(tǒng)的發(fā)熱量大,對車輛的熱管理系統(tǒng)是一個(gè)很大的挑戰(zhàn),提高熱管理的效率,探索直接冷卻在車上的使用及非車載冷卻系統(tǒng)等均是可能的挑戰(zhàn)。

對于電池來說,快速充電倍率大,對電池的壽命影響大,探索對電池內(nèi)阻的降低,對正負(fù)極材料的進(jìn)一步優(yōu)化等,是對電池開發(fā)的挑戰(zhàn)。

所以說,要想實(shí)現(xiàn)超級快充的快速發(fā)展,配套的電池技術(shù)也要跟進(jìn)。

使用超級快充,很多人都會(huì)擔(dān)心損壞汽車電池。那么,超級快充到底會(huì)不會(huì)毀壞電池呢?

其實(shí),在為電動(dòng)汽車充電時(shí),電動(dòng)汽車上的電池管理系統(tǒng)BMS會(huì)估算動(dòng)力鋰離子電池組的充電狀態(tài),并根據(jù)電池組的狀況自動(dòng)調(diào)整充電電流至確保SOC保持在合理水平。

在此范圍內(nèi),可以防止由于過度充電或過度放電而損壞電池,因此無需過多擔(dān)心快速充電對電池造成的損壞。

簡單來說,快充時(shí)電池管理系統(tǒng)BMS通過調(diào)整電池內(nèi)電子的均衡性、電池溫度、充電電壓及電流等方面因素,使電池組不會(huì)受到過多的損傷,也就是說在電池組保修周期內(nèi),純電動(dòng)車車主可放心使用快充充電。

不過,需要注意的是,快充作為車輛能量補(bǔ)充的一種方式,在一定時(shí)間上面能夠解決車輛的充電時(shí)間的問題,減少充電的焦慮和續(xù)航里程的焦慮,對于快充而言,長期使用快速充電樁給電動(dòng)車充電的話,也會(huì)在一定程度上減少電池壽命。

因?yàn)榭斐鋵τ陔姵氐馁|(zhì)量要求很高,而且大電流下的電池的反應(yīng)條件過于苛刻劇烈,偏離平衡態(tài)較遠(yuǎn),對于電池的壽命有較大的損失,安全系數(shù)會(huì)明顯下降,但是隨著電池技術(shù)的提升,相信這個(gè)問題也會(huì)很快得到解決。

總結(jié)

快速充電讓人看到解決充電時(shí)間問題的曙光,但是其發(fā)展也不是一蹴而就的,基礎(chǔ)設(shè)施,電網(wǎng),電池技術(shù),車載配套電氣設(shè)備等都要考慮進(jìn)去,雖然實(shí)施起來并不容易,但對純電動(dòng)汽車行業(yè)來說也是必須要攻克的難題??梢灶A(yù)見,隨著更具有競爭力快充技術(shù)的到來,國內(nèi)電動(dòng)汽車也將會(huì)迎來新一波的爆發(fā)上升。

來源:新浪汽車  

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