雅斯顿 09-20
口号响亮落地疲软,国内新能源快充发展缓慢成了大家的心头痛(上)
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雅斯顿原创文章 | Zinc

每当聊到新能源充电技术,总感觉口号响亮落地疲软。根据国家规划,到 2020 年,全国电动车保有量将超过 500 万台,为了满足这些纯电动车的充电需求,充换电站数量需要达到 1.2 万个,充电桩达到 450 万个。

车桩比例近 1:1 的口号着实响亮,但根据中国电动充电基础设施促进联盟今年 7 月发布的数据,联盟内成员单位总计上报公共类充电桩才不过 44.7 万台。即便算上私人充电桩,总计也不过 105.1 万台,离目标依然相去甚远。

既然充电桩数量上不来,那发展快充技术,借此压低充电时间也不失为等效解决办法。因此我们能看到目前新建的公共充电桩中,快慢充比例基本是按 1:1 建设。

相对于燃油车几分钟加满油箱,充电速度慢是当前新能源车一大痛点。

策略是好,但快充桩的数量和快充技术水平依然不理想。像抱怨充电桩数量不够多、通用性差、充电效率较差的 60-90kW 充电桩居多、快充伤电池等问题已经浮现。等等这些让人不禁担心,快充技术是不是在画饼?

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快充技术是不是在画饼?

对绝大部分人来说," 电 " 是很神秘的一个东西。什么是快充,也只是很模糊的理解,比如它采用的是高压、大电流的充电方式。

原理我们先放在一边,关于如何划定快充,大家只需要重点关注一个点就可以了——充电倍率。

什么是充电倍率,通俗理解上就是多长时间充满电,它的时间基准是一个小时,单位是 "c"。比如 0.5 小时充满是 2c,1 小时充满是 1c、4 小时充满是 0.25c。

根据当前的规则,乘用车达到 1.6c(也就是 37.5 分钟)就可以称为快充。

我们知道,为了提高续航里程,电池包容量越大越好,要保证足够强的充电倍率,那么就要相应提高充电功率。

去年,保时捷 Taycan 全球首秀时,充电功率高达 350kW 的超快充电站就引起了不小轰动。按照保时捷的说法,他们结合 800V 高压快充设备,可以实现在 15 分钟内充电约 80%(超过 3c)的需求。

在官方透露的充电信息中测算,由于 Taycan 电池组的极限限制,实际上仅能做到 700V、250kW 的充电水平。当然,这依然是非常惊艳的数据。

又或者特斯拉、小鹏、蔚来都在投入自营快充站。特别是特斯拉,全球范围内已经有了 1533 座超级充电站,13344 个超级充电桩。

特斯拉、小鹏、蔚来快充站特征
项目特斯拉小鹏蔚来
最大功率120kW100kW105kW
可使用群体特斯拉车主不限蔚来车主

不过实际情况和行业领先还有很大的距离。事实上,目前乘用车的快充倍率仅在 1c-1.2c 左右,且 60kW 直流快充桩依然是主流。

我们拿目前市面上的中国品牌主流纯电动车来说,如采用 60kW 直流快充桩,低电量充满一般需要 1.5 小时左右。虽然 20 分钟能增加约 100km 的续航看起来不错,但跑高速就够呛了。

目前国内绝大部分纯电动车的最大充电功率都在 60kW 以下,所以更大功率的直流充电桩被遏制了作用,并不能提升充电速度。

见此状况,国内已经在开始配套 120kW 或 150kW 的直流快充桩,但目前国内在售且支持 120kW 或以上充电功率的量产车型就只有特斯拉 Model S、Model X 和 Model 3,进展速度并不容乐观。

总结以上现状,我们能发现,一方面是保时捷等企业推出了超强快充技术,另一方面是市场上依然有着大量落后时代需求的充电设备。反差之下,不得不让人感叹,快充进展缓慢,主因不是技术不够成熟,而是受到了市场制约。

当然,国标制定、公共电网压力也是原因之一,这些我都把它归为

非技术性原因,纳入市场制约一类。

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如何在现有的状态下提升用户体验

市场原因就好比一张无形的网,想要冲破这张网,编织新的网络,确实非一日之功。在催促企业和政府加大推行力度的同时,我们也要换一种思路来破解难题。比如从大家的充电体验看,10-20 分钟内充入多少能量就是一项非常重要的指标。

所以如何强化新能源车辆本身的初段快充能力就变得尤为关键了。

锂电池的充电分为三个阶段——恒流预充电、大电流恒流充电与恒压充电。新能源汽车快充的原则就是尽量让电池在 1C 充电电流以内充电,并且尽可能的利用大电流恒流阶段进行充电。

我们知道锂电池快充的技术的核心是在不影响电芯寿命和可靠性的前提下,加速锂离子在正负极移动的速度。但又因为锂电池的特殊性,过压或者欠压都会导致电池寿命和工作能力降低,所以我们对此要时刻小心。

目前常见的保护策略有两种:分温度区间充电和利用水热系统充电。

分温度区间充电指的是,BMS 识别当前的温度、电压,低温下反馈出最佳的充电电流,在以上目标阶段内充电。利用水热系统指的是,低温下为电芯加热,待电芯温度达到要求时才开启快充模式。

BMS 最核心的三大功能为电芯监控、荷电状态(SOC)估算以及单体电池均衡。在大电流状态下,单体电池均衡会十分重要。

当然,电芯的能力,电芯的材料、容量、温升等性能,电池包的结构等都会对表现产生实质影响,这些都是需要企业深入研究的领域。

综合以上这些看,快充表现如何,还和电池以及电池管理系统(BMS)有直接关系。虽然瓶口(充电柱能力)比较窄,但瓶子里的水(电池能力)还是有提升空间。只有水越来越多,瓶口越来越广,才能倒出更多的货。

 雅斯顿小结  

本期我们主要聊到了快充设备在国内的进展情况,能看到一些企业已经在投入大功率充电柱,但就整个市场需求来说,这些还是远远不够。

作为消费者,我们最直接看到的是市场原因,但在市场推动缓慢的情况下,企业如何提升自己的能力就显得尤为重要了。这其中,从电池到电池管理系统,都要再进一步提升才行,毕竟打铁还要自身硬嘛。

图 | 来源于网络

                       

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