充电1小时,排队4小时,新能源车能在5分钟的时间充满吗?
2021年国庆长假期间,有一条新闻引发了网友的热议:一桩难求,高速服务区充电站充电1小时,排队4小时,8小时的车程硬是花了16个小时。据统计,整个假期全国服务区一万多个充电桩仍不能满足需求。
是充电桩不够吗?的确不够,但是短期内阻碍大量充电需求的因素绝非仅是充电桩的不足。截至2021年6月,全国纯电动汽车保有量为493万辆。9月召开的交通运输领域新型基础设施建设发布会上的数据显示,全国高速公路充电桩保有量有10836个。假如全国所有纯电动汽车同时间段全部上高速,又在同时间段需要充电,那么就相当于455台车共用一个充电桩,当然这个想法比较极端。
事实上,充电速度的影响对新能源车的普及率要远远多于充电桩的配备。换言之,如果新能源车的充电速度和加油的速度一样快,长途续航对其的影响将得到极大的缓解。那么问题来了,新能源车的充电速度能做到和加油速度一样快吗?
依照目前燃油加油机的输出量,50L的油箱容量一般也只需要1到1.5分钟就可以加满,算上加油过程中耽误的时间,燃油车平均加油速度最多也就5分钟左右。新能源车能在5分钟的时间充满吗?回答这个问题前,我们得先了解新能源车充电速度主要和什么因素有关?
大多数情况下,当电桩充电能力大于充电需求时,充电速度的决定权在于车载电池包的技术性能(容量/倍率/电压/电流等);反之则由电桩充电能力决定。也就是说,电池技术和充电桩效率是影响充电速度最直接的因素,这两项因素可以实现吗?照目前这个发展趋势,那是时间早晚的问题。
>>电池技术
电池技术的发展近些年突飞猛进,但是仍存在一个棘手的问题。当电桩的充电能力大于充电需求时,高负荷的充电率会使电池负极析锂。析锂是锂离子电池的一种损耗状况,产生析锂现象不仅使电池性能下降,循环寿命大幅缩短,还限制了电池的快充容量,并有可能引起燃烧、爆炸等灾难性后果。
其次电池充电反应并不像加油那样的全开输出输入,电池在充电时是分阶段进行的,我们可以简单的理解为快充到一定值时,整个充电效率会进入慢充阶段。就好比我们的手机充电一样,你会发现充到80%的电量时速度很快,后面20%充的却很慢。这其实和锂电池的特性有关,这里就不深讲了,你只需要记住,这么设计的目的和电池发热控制有一定的关系。
持续大功率输入会产生大量的热量,所以全开全放的模式并不适合,取而代之的是脉冲方式,可以理解为正弦波。波峰时,电流最大,然后马上进入波谷,几乎是没有电流。这样设计的目的是为了让电池有一个恢复时间,从而减少大电流产生的热量,使电池发热控制在一个可接受的水平。
>>充电桩效率
理论上,电桩的充电能力越强(功率越大),充电的速度也就越快。通常锂电池领域充电速度的快慢用C来表示,这里的C是capacity,也就是容量的意思。而nC的充电速率就是指以每小时能充满n倍电池容量的电流来充电。简单地说:nC就是1/n小时内充满电池。比如:1C就是一小时充满,2C就是半小时充满,4C就是15分钟充满的意思。当然实际上考虑到损耗,需要花的时间会更长一些。若要是5分钟充满,那得达到12C才行。
12C是什么概念?比如以电动汽车充电速度快为代表的保时捷Taycan,充电15分钟,可以跑400公里,充电速度非常快。但是其充电速率也不过4到5C,特斯拉V3超充的充电倍率最高也只能达到1.5C,离12C差距还大得很。
国家电网有限公司与日本CHAdeMO协议会(日本电动汽车快速充电器协会)分别发布的《电动汽车ChaoJi传导充电技术白皮书》和 CHAdeMO3.0 标准,标志着超级充电技术已经迈入标准制定与产业应用新阶段。在新标准下,直流充电桩的最大电流可达600A,最高电压达1500V,乘用车的充电功率提升到400kW,商用车的充电功率更是能增加到900kW。
但是,大功率充电站一旦遇到大批用户集中充电,也会提供电网负荷的峰谷差,引起线路过热、跳闸等等情况。所以新能源车充电速度要想和加油一样快,需要做的事还有很多。
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