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充电多快您满意?聊新能源车快充技术

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全空格狂潮(2019-4-2 00:00): 本版10P起评
近几年,随着国内限牌城市数量增多以及国家部分城市对纯电动汽车的补贴 免摇号政策,越来越多人开始用上纯电动汽车。对于那些使用纯电动汽车的朋友来说,为爱车充电已经成为其用车生活的一个重要部分。在需要充电时,车主们一般都会优先查找附近的快充桩,不为别的,就为缩短充电时间。究竟目前国内的快充桩技术现状如何?国际上最先进的快充技术又达到一个怎样的水平呢?下面我们就来聊一聊快充的那些事。

● 聊充电桩前我们先来聊聊车

  目前中国市场的主流纯电动车产品,利用国内较为常见的60kW直流快充桩,由低电量(为避免电池组过度放电而缩短寿命,一般电池系统在电量消耗至20-30%的时候就会发出低电量警告)充至80%电量,大约需要30分钟。

  当电池电量超过80%后,系统会对充电电流作出限制,避免电池温度过高或电池单体过度充电而损坏。这就是电池电量超过80%以后,充电速度下降的原因。

几款中国品牌主流纯电动车充电参数对比
车型名称        广汽新能源GE3 530        比亚迪唐新能源EV600        吉利帝豪GSe
电池组容量        54.75kWh        82.8kWh        52kWh
充电功率        60kW        80kW        60kW
低电量充电至80%用时        30分钟(20%-80%)        30分钟(30%-80%)        30分钟(30%-80%)
  目前市面上的中国品牌主流纯电动车,车辆采用60kW直流快充桩由低电量充电至100%电量一般都需要约1个半小时。大家觉得这样的充电效率足够快吗?我觉得对于市内通勤临时补电的充电需求来说,60kW直流快充桩的充电速度勉强能满足需求,充20分钟能增加约100km的续航,基本也够回家或回单位了。但如果要跑长途,需要补满电的话,那就有点慢了。

  虽然国内已经有些地方开始配套120kW或150kW的直流快充桩,但是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并不能提升大部分现有纯电动车型的充电速度。目前在国内销售且支持120kW或以上充电功率的量产车型就只有特斯拉旗下的Model S(参数|询价)、Model X以及Model 3。

● 国内充电桩的情况和充电费用

  目前,已经接入国家电网和南方电网的充电桩已经达到25万个(2018年的数据),在北京、上海、广州、成都所包围起来的一片区域,各主要高速服务区内都已经设立了直流快充桩以方便国民出行。汽车之家此前做过的《京广电动行》和《沪蓉电动行》就展现了我国高速公路充电网络的现状,推荐大家观看。

  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。从规划来看,今明两年国内的充电桩数目将会有一个较大的增长。

  南方电网在高速公路服务区新近建设的充电桩以60kW的直流快充桩为主,少量服务区也开始配套120kW的直流快充桩。但正如前面提到了,目前国内大部分纯电动车的最大充电功率都在60kW以下,使用更大功率的直流快充桩并不会提升充电速度。而对于支持120kW快充的特斯拉车型来说,采用这些120kW的直流快充桩能够实现接近特斯拉超级充电站的充电速度。

  谈及充电费用,这里我们就来算一算纯电动车充电的花销比燃油车加油省多少钱吧!这里我们以上汽名爵EZS为例,用来参照的是其燃油版车型上汽名爵ZS(2017款1.5L 4AT车型)。

上汽集团 名爵EZS纯电动 2019款 E-Base 上汽集团 名爵ZS 2018款 16T 自动旗舰互联网版

『上汽名爵EZS(左)与上汽名爵ZS(右)』

两款车充电/加油费用对比
车型名称        上汽名爵EZS        上汽名爵ZS
百公里油耗        无        7.1L(实测值)
百公里电耗        11kWh(低速)| 20kWh(高速)        无
充电/加油单价        1.5元/kWh        7元/L(92号汽油)
百公里充电费/加油费        16.5元(低速)| 30元(高速)        49.7元
注:名爵EZS百公里电耗为实测纯电续航里程时的表显电耗。
  汽车之家燃油车油耗测试的平均时速为30±2km,与纯电动车低速续航里程测试的平均时速标准一致。在平均时速为30±2km的工况下,名爵EZS行驶100km的花费仅为名爵ZS的33%左右。

  所以纯电动车和燃油车在购车和使用成本对比时并非占尽优势。当然,车辆行驶里程越长,纯电动车在总体使用成本上的优势会越来越明显。

● 谁是国内最大的充电桩运营商?

  这家叫做特来电的公司,其母公司叫做特锐德,是中德合资专门研发和生产箱式电力设备的公司,成立于2004年。特来电是特锐德开拓国内充电桩市场的一个重要棋子。国家电网运营充电桩数量紧随特锐德之后,位列第二。

  江苏万帮德和新能源科技有限公司也是全国电动汽车充电设施发展促进联盟发起单位、全国充电设施行业标准起草工作组成员单位。
● 新一代超级充电桩究竟有多牛?

  聊了那么多国内的情况,下面我们来看看目前国外的充电桩处于一个怎样的水平。首先来看看特斯拉方面的情况,在美国时间今年3月6日晚,特斯拉在加利福尼亚州弗里蒙特正式推出了第三代超级充电桩的测试版,该充电桩最大输出功率达到250kW,采用了全新的液冷式充电电缆设计。

一台电耗为15kWh/100km的电动车在不同充电功率下的充电时间对比(理论值)
充电功率        60kW        120kW        250kW
充100km续航所需时间        15分钟        7.5分钟        3.6分钟
  从上表的对比我们可以看到,相比目前常见的60kW直流快充系统,250kW快充系统为一台电耗为15kWh/100km续航的纯电动车充入100km续航所需的时间理论上为3.6分钟,即每充入1km的续航只需要2.16秒。我个人觉得这样的充电速度已经是足够快了,可充分满足纯电动车临时补电的需求了。当然,这里要说明的是纯电动车电池组在充电时,电量超过一定百分比后,充电电流就会明显减少,充电功率也就小于理论的最大值,充电速度也会有所下降,这是出于保护电池、延长电池寿命的考量。

  相比特斯拉第二代超级充电桩的120kW最大充电功率,新的超级充电桩的最大充电功率整整提升了一倍有余。与此同时,通过增大充电站功率冗余,新的第三代超级充电桩不会出现多车充电分流而导致单车充电功率下降的情况。现在,两个第二代超级充电桩共用一个变压器。单车充电时,最大充电功率为120kW;如果两个相邻的充电桩都有车充电的话,第一台接入的车辆最大充电功率为85kW,第二台接入的车辆最大充电功率为60kW,充电效率会有所降低,使用户充电体验变差,这也是第三代超级充电桩进行升级时极力要改善的地方。

  此外,特斯拉表示会将第二代超级充电桩的单车最大充电功率提升至145kW,这或许表明Model S和Model X能够通过升级支持145kW的最大充电功率。250kW的第三代超级充电桩将会在今年第二、三季度在北美地区投放,第四季度在欧洲和亚太地区投放。也就是说,中国的Model 3客户最早可能在今年底就能享受到250kW超充带来的快感。

  保时捷(全景体验)Taycan前轴和后轴各有一台电机,电池组位于车身底部。该车0-100km/h加速时间小于3.5秒。利用超级快充技术,保时捷Taycan用15分钟就能充入400km的续航。

  这个实验充电站位于德国巴伐利亚州,上图中的保时捷Panamera测试车搭载了一个90kWh的电池组,正在以超过400kW的速度充电;而旁边的宝马i3测试车搭载的是57kWh电池组,电量由10%充至80%用时仅为15分钟。这个450kW实验充电站项目命名为“FastCharge”,获得了德国联邦国土交通省提供的760万美元(约合5248万元人民币)的研发资金,由宝马、保时捷、西门子、Allego以及Phoenix Contact E-Mobility组成的行业协会进行操作。

● 提升最大充电功率是趋势,未来超快充配置或引领风潮

  要提升充电功率,可以提升充电电压或充电电流。如果提升充电电流的话,考虑到线缆的安全载流量,充电线缆和系统中的线路就需要加粗,当电流大到一定程度,线缆体积的增加会使得增加充电电流的方案变得不现实。所以目前提升充电功率的方案主要以进一步提升充电电压为主。提升充电电压就需要提升整车零部件、电气零部件的电压等级,这会大大增加车辆的制造成本。同时整个电池系统的相应性能指标(如电池组温控、充电线缆冷却等指标)都要大幅提高,才能满足大功率充电的需求。

  与此同时,采用大功率对电池充电时会导致电池发热显著增多,电池冷却系统的性能以及电池管理系统的效率对于电池衰减的控制显得尤为重要。

  现在主流的纯电动车,在采用直流快充时,电池组和功率转换模块的冷却系统会加速工作,以降低电池组和充电系统的温度,从而避免电池组因高温而加速老化或损坏。如果把目前的最大充电功率翻倍甚至再进一步增加,要控制电池组充电时产生的高温同时确保车辆各项安全性能并非易事,需要长时间进行各项相关实验验证。这也是为什么350kW甚至450kW的充电桩已然配备,但没有量产车能用上的重要原因。

  目前国内大部分新推出的纯电动车最大充电功率在40-60kW之间,实际采用60kW直流快充桩充电时,很多时候是无法达到最大充电功率。要实现最大充电功率,车辆充电系统还需与充电桩支持的电压和电流相配合才行,所以统一并提升充电标准是实现高效快充的前提。

  在未来几年,中国品牌纯电动车的最大充电功率还会逐步提升,最大充电功率达到80kW、100kW、120kW的车型也将陆续和消费者见面。

  相信不少厂商也会看到这个消费者的痛点,在未来,以充电速度为卖点的车型或将掀起一波风潮。技术是不断向前发展的,450kW最终还是会来的,这只是时间问题。理论上,以450kW的功率充电,5分钟就能充入超过200km的续航里程。对于这样的充电速度,您觉得满意吗?欢迎大家在文章下方的讨论区留言,说出你们的观点。

● 总结:

  在国内,目前充电最快的量产纯电动车依然是特斯拉旗下的Model S(参数|询价)、Model X以及Model 3,利用超级充电桩,这些车型能够以最大120kW的功率进行充电。国内高速公路服务区的直流快充桩以60kW为主,少部分服务区也配套了120kW快充桩。但目前国内的绝大部分纯电动车都只支持60kW或以下的最大充电功率,更大功率的快充桩并不能提升这些车的充电速度。未来纯电动车的充电系统以及直流快充桩设备都会进一步升级以提升最大充电功率,缩短充电时间,提升用户体验。最快来到我们面前的应该是特斯拉第三代250kW超级充电桩,这种新的快充桩预计今年底会在亚太地区投放,究竟这种号称5分钟能充120km续航的是不是真的这么神呢?年内我们或许就能见分晓了!

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还是快换电池吧,超过加油时间都觉着慢

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没错 只要比加油慢比加油不方便就不是很满意

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现在的电池技术瓶颈在于无法解决快充与循环次数间的矛盾。以现有技术,充电越快,循环次数越少,意味着电池寿命越短,越不耐用。

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现在不是充电多久能满意的问题,国家现在大力发展氢能源,电动只能说是昙花一现了

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怎么就叫快?充两个小时?一个小时?不管怎么样都比不上燃油车几分钟加完油马上又,但是充电能做到几分钟充满吗?不现实吧,所以我还是看好丰田的氢燃料技术,加完燃料马上就可以走了

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如果充电能充满比加油快,和一箱油跑差不多的里程才行。
目前情况只一台车绝对不会用纯电车,纯电车只是上下班买菜车用还是可以的。上班充电,回家充电现在都还算方便,但也出不了远门呀。中国城市又是人多车多。现在停个车都不方便,更别说充电的地方了。

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以目前的技术,充电再快也不如加一箱油快。在充电速度达标前,新能源车的市场永远都会被局限。而局限的市场必将导致相关基础设施的落后。

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目前最有效的办法就是换电,充电速度再快也赶不上加油的速度,而且快充对电池不好

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比起充电快,更重要的是电池的耐久力吧,这个更重要。

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