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高速充电迷局:号称“15分钟就能充满”的充电桩去哪儿了?
来源:腾讯汽车   2021-10-08 17:59:56

最近,高速公路上的新能源汽车充电难的话题几乎是热爆了全网,引得全社会都在关注新能源汽车出行的问题,其中比较核心的问题莫过于目前的新能源汽车补能时间比较长,普遍在30分钟到1个小时左右。也有不少平时有关注新能源的小伙伴提出过问题:“经常看到过新闻里报道,10分钟就能充好电,15分钟就补能多少多少公里续航的超级充电技术,为什么不用到高速上去呢”?那今天大包子狸,就带大家一起来了解一下我们的快速充电。

一、新能源汽车的充电方式

1、交流充电 充电时间较长

交流充电(或者说慢充)一般指单相或三相交流电通过车内的充电机经过整流、滤波、功率因数校正后,转换为合适电压的直流电,进而对动力电池进行充电的方式。交流充电桩利用的是标准充电接口,采用传导方式为电池充电。由于采用较小电流的恒压或恒流电流,一般充电时间比较长,比如目前比较多见的7KW交流桩,充满一部60KW汽车大约需要9个小时左右。因此,该方式一般适用于车辆停运时间长(多为夜间)的充电。比如,在自家停车位过夜充或者用车载充电装置接电充电。

2、直流充电 充电速度快

直流充电是指通过直流充电桩,通过充电连接装置直接给动力电池充电的充电方式。该方式充电电流根据国标2015要求一般不超过250A,目前,直流充电多应用于城市公共充电设施以及城际间高速服务区充电站,市面上的纯电动车皆支持交流慢充和直流快充两种充电方式。我们今天讨论的就是高速的直流充电。

二、目前的直流充电效率

1.国标2015

目前,我国电动汽车直流充电桩执行的是国标GB/T 18487.1-2015《电动汽车传导充电系统》,在其中对于直流充电做出了如下规定:

在GB/T 20234.1‐2015 通用要求中定义直流充电桩额定电压不允许超过1000V,额定电流不超过400A。但是在GB/T 20234.3‐2015 直流充电接口中说明以模式4及连接方式C的车辆接口,其额定电流不超过250A。

所以,在采用现有直流接口的条件下,单枪电流是不能大于250A的,充电电压不得大于1000V,那么按照功率=电流*电压的公式,我们可以算出在目前的国标下,我们充电桩理论峰值可以达到的功率是250KW。

2.充电倍率

除了充电功率之外,还有个充电倍率的问题,什么叫充电倍率呢?简单地说就是每小时充电可以充满多少个车载的电池,比如1小时就可以充满整车电池,我们成为1C,如果半小时充满呢?我们称为2C,如果2小时充满呢?我们称为0.5C。目前纯电动乘用车宣传的时候,一般会说“30分钟充满80%”其实仔细看详细说明,这里说的是从30%-80%的区间充满需要30分钟,所以现在一般纯电动汽车的充电倍率大概在1C左右,那么按照这个数据来推算就很容易推出你车充电的上线,比如你是一辆60KW的车,你大概峰值也就在60-70KW左右,因为峰值一般稍微高一点,因为快充满的时候还有个功率退坡。

3.电池平台

目前来说,绝大多数的新能源汽车的电池平台还是基于400V平台来做的,所以,也就限制了电压输入的上线,简单的说,如果在400V平台上的车不经过任何改造,车辆能接受的最大电压就在400V,那么最大电流按照国标也就在250A,在这个情况下,我们电池能收到的最大功率大概也就100KW。但在实际操作中, 因为保护电池的考虑,我们往往在电池容量过低和电池容量较高的时候,需要降低电流来保护电池,形象的比喻就像给水壶里到开水,开始和最后的时候一般都会水流小一点,开始的时候为了要知道水壶里还有多少水,最后是防止太快了水溢出来。所以,考虑到电流的退坡,实际上平均功率可能也就在60-70左右。

三、新闻里的“超级快充”都是骗子么?

1.当然不是

新闻里的超级快充,当然是可以实现的,比如最近广汽埃安的超级电桩,可以达到3C甚至是6C的充电倍率,妥妥地充电5分钟,畅行200公里。又比如,国家电网和日本联合宣布的新一代ChaoJi充电技术路线,最大充电功率将高达900kW,车辆仅需充电5分钟就能行驶400km,消费者使用电动汽车可以更加方便快捷。但是,这些技术目前更多地还没有正式进入量产,即便是进入量产的,也还需要电网、电桩和车三方面的配合。比如即便是高速服务区现在就装了6C的充电桩,你的车还是400V平台的车,过去以后充电效率依然无法得到提升,因为你的胃口就那么大,吃不下了。

2.电网限制

目前,高速上安装的快充桩一般是60KW或120KW两种,60KW的比较早,在2015到2018年的时间短里,很多地方车的峰值都达不到60KW,所以这个快充桩完全够用了。但随着新能源汽车技术的快速进步,普遍的车辆快充都在60KW以上,有的甚至到了100KW,于是120KW的快充桩也应运而生了。

但是,120KW其实是一个很大的功率,一般正常家庭电表最大负载在6-10kW左右(6kW已然很大),一个120KW的快充桩的功率大致相当于15个普通家庭所有电器的总功率,一个高速服务区的四个快充桩,大概就是需要500KW的电量,这国家电网一般来说要给配备750-900KVA的电压器。然而,一个区域的配电网配额是有限的,不一定有这么多余量给你增加变压器,而且是掏钱也不行的那种、所以,高速服务区想增加快充桩数量和功率也不仅仅是钱的问题。

3.以后展望

目前看来,以后的快充技术大概率会向超高压平台进军,比如现在奥迪,保时捷上采用的800V平台,通过800V平台提高车载电压的耐受容量,从而支持更高的充电效率。比如同样的250A电流峰值,800V平台就可以达到200KW的功率,比400V平台多了一倍。从目前的看来,包括吉利的瀚海平台等多个新车平台后期都会推出800V新车平台

换电也是一个不错的途径,今年高速上大出风头的蔚来换电站也是一个解决快速补能的好方法,通过充好的电池包对车辆进行快速换电补能,但是换电站的问题在于早期要投入更多的成本,不仅仅在建设换电站上,而且还在于车型规划设计和制造上都要受到其限制。

移动充电车也是短期内一个可以解决的方案,就是通过大型储能或者柴油发电等手段,在临时(如高峰节假日)提供充电服务,这种模式可以调节平时和忙时的需求差异,避免造成硬件成本建设的浪费。另外,比如限制忙时的充电阈值,增派服务人员进行疏导和管理,也都是短期内较为有效的方式。

【网络编辑:甘水金】