提升电动汽车公共充电桩的充电速度,还有很长的路要走

随着“充电慢,充电难“等等充电环节弊病的逐渐显现,如何提升消费的充电体验自然而然的成为了充电桩“革命”的重中之重。那么,问题来了,我们的因素都有哪些呢?

一、从充电桩方面来说,以充电类型来划分可分为两类:直流充电桩和交流充电桩。

直流充电桩也被称为快充桩,通常采用大功率直流充电,也就是将直流电直接储存到电池内。但是,相较于慢充桩,快充桩的构造要复杂得多。因为单靠车载充电机已无法满足高压输入的需求了,需要通过内置充电机加上升压整流设备来实现。同时,高压工作还会产生大量热能,也需要额外的散热装置,这也是消费者在日常使用快充桩时常会听到其内部会有风扇转动的原因。

但相比较快充桩在充电时发出的巨大“动静”,其充电速度并没有相应提升,峰值功率一般只有40kW+。根据一份2018年国家电网的招标文件来看,60kW的直流充电桩为招标主流,这个速度已经很慢了。但是这只是理论功率,毕竟这个功率还是会受到电网整体负荷,车辆电芯状态、环境温度等多重因素影响,因此我们大多体验到的峰值功率只有40kW+。

也就是说,并不是这个充电桩60kW就表示它会一直以额定的功率给电动车充电,而是这只是一个理论状态下的理想值。在实际使用情况中,功率是一直变化的,这主要取决于电网当时的供电能力以及电池组实时的情况。在充电过程中,BMS收集来自电芯的各种信息,经过分析与充电桩进行互动从而确保充电的功率处于电芯可以应对的工作窗口范围内。

二、充电桩的安全问题也是限制充电速率的一个重要原因。

因为新能源汽车火灾频发的原因,国家电网在此前就下调过直流快充充电桩功率,充电速度由120A下调到90A。我们知道,充电速度取决于充电功率。充电功率越大,充电电流也就越大。而电流越大,对电路的承受能力要求也就越大。况且,当一个充电站几台充电桩同时使用,势必会对电网造成极大的压力,有可能会因为电路过热而引发火灾。

但是,慢充桩则没有这方面的顾虑。交流充电桩也被称为慢充桩,通常输入的是220V的交流电。由于电池组本身只能通过直流充电,所以慢充主要是通过车载充电机将交流电转换成直流电,再储存到电池内,完成交直流转换和充电工作。所以,在时间上会比快充桩慢很多。

但相较于快充桩,慢充桩因为有车载充电机转换,所以对于电池的冲击相对较小。同时,220V的电压大多数家用电路都可以使用,再加上桩体较小安装灵活,多用于家用充电。

总结来看,快充桩是通过桩内充电机充电,充电的速度是由充电桩和电池充电速率共同决定的。只要电池可以接受,充电桩功率越高充电速度也就越快。

三、光靠充电桩并不能保证快充的速率。提升速率对于车辆电池的要求也非常高。

并不是所有的动力电池都能承受大电流充电,如果充电电流超过电池的承受范围,也会造成电池过热出现燃烧引发安全事故。从技术角度来讲,充电电流过快,会导致电池中的带电锂离子无序排列,进而导致锂离子失去带电性,甚至锂离子”死亡“。这些锂离子长时间堆砌会形成锂枝晶,锂枝晶过长会刺穿电池中的隔膜,导致电池内部短路,引发事故。

事实上,在每年所发生的新能源汽车燃烧事故中,有很大一部分都是因为锂枝晶过长刺穿电池隔膜所导致的。为了保证电池的可靠性,有些电池厂商为了降低电池成本,进而限制电池的充电功率,来达到延缓电池衰减现象的出现。这也进一步限制了充电速率的提升。

从车辆方面来说,在不考虑充电桩功率限制的条件下,快充能力取决于电池电芯的性能(材料、容量)、电池包的结构和电池管理系统(BMS)。当然,电池的充电功率还受到BMS和电芯的实时状态影响。BMS根据电芯状态及电池包结构等特性,计算出电池的充电需求,并把这些需求发送给充电桩。在充电过程中,BMS收集来自电芯的各种信息,经过分析与充电桩进行互动从而确保充电的功率处于电芯可以应对的工作窗口范围内。所以,充电效率这件事,需要车厂还有充电桩厂家相互配合,才能达到好的结果。

现阶段,部分车型充电效率慢的主要原因是因为车企本身欠缺自主研发能力,而在供应商采购的电池及BMS系统的耦合度较低,再加之现阶段每个充电厂商和车企对于自身充电标准的不统一而导致的。最后,想要充电功率真正的提升,不单单需要车企和供应商更加深度的配合,还需要充电桩生产厂家等相应行业的全面整合及标准统一方能实现。就现状来看,要把公共充电桩的速度提升,还需要很长的路要走。

来源:第一电动网

作者:云鸟充电

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