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超充車型成本尚高:如何實現“充電5分鐘,續航200公里”?

2022-09-10
來源:潛力變實力
關鍵詞: 快充 電動汽車 小鵬

快充”指的是網購一族網上全國移動、聯通、電信話費、Q幣、各種游戲點卡等官方快速充值,商家都是用的自動充值系統,直接對應的淘寶的接口,只要是買家付了款,不管掌柜在不在線,軟件都會7*24小時為您所填的號碼進行自動充值,1到10分鐘到賬,一般都在3分鐘左右就到賬了。

1 一般情況下快充相對于慢充(48-72小時不定時到賬)的價格要稍微高,但有時一些淘寶賣家做活動或沖鉆不賺錢的情況下,快充也很便宜。2 充值軟件在充值的時候,會在軟件帳戶余額扣除充值的成本。3 快充速度快(個別一般在30秒內會為您所填的號碼進行充值可謂秒充)。

“充電5分鐘,續航200公里”。

幾乎在兩年前,這是電動汽車不敢想象的能力,但是今天,這個賣點已經頻繁登上小鵬汽車、廣汽埃安、理想汽車、比亞迪等大量車企的宣傳海報。

8月中旬,小鵬S4超快充首樁上線,這家公司表示,今年9月上市的小鵬G9可實現“充電5分鐘,續航200+公里”。此外還有廣汽埃安2023款AION V Plus、極狐阿爾法S華為HI版等都卷進了超快充領域。

發生了什么?電動車電池充電的原理不復雜,就像一個蓄水池,水壓越大,蓄滿水的時間就越短,電池充電類似,但區別在于,電動車電壓的增加、充電過程中的散熱、絕緣、電池的承載能力,都是要翻越的技術大山。而新能源車到今天,從400V電壓平臺升壓到800V,快充電池以及其他零部件的能力也都開始成熟。

電動汽車的致命短板就是補能效率,如果可以實現5分鐘補足200公里續航,那無疑大大拉近了與汽油加注效率的差距。小鵬汽車掌舵人也因此放言,“要用超快充取代10萬元以下燃油車”。

但這話似乎說早了,高壓快充不是技術單點的命題,車端零部件配套雖然趨于齊全,但充電設施的鋪就、車輛成本的陡增,以及國家電網的支持等,都是橫亙在超充普及之路上的屏障。

汽車產業鏈從來沒有一蹴而就過,突飛猛進的動力電池行業,今天依然深陷在原材料短缺的泥潭,補能更是一個一環扣一環的產業化落地工程。

超充車型成本尚高

談顛覆還為時尚早。盡管比亞迪、極氪、嵐圖、長安汽車、長城汽車等多家車企均已官宣布局800V高壓平臺,但現階段,真正落地或接近落地的超快充車型還不多。

除了布局較早的特斯拉車型和保時捷Taycan,基本也就是前文提到的極狐阿爾法S、埃安AION V Plus、小鵬G9等,即便是這些車型,也只有個別版本能實現超快充。

以剛剛上市的AION V Plus為例,只有“極速快充版”的車才能在特定的超充樁上,實現5分鐘從30%充到80%。小鵬G9也是類似的情況,只有高配版才能5分鐘充滿200公里,另一版超快充版車型是5分鐘增加130公里。

“5分鐘即走”的充電體驗已經接近燃油車,為何車企不全系鋪開、加大推廣?形成掣肘的是成本。

領先于市場的超快充技術,首先電池性能要做到極致,業內雖然已經用多條技術路線提升了電池的充放電倍率,也克服了極速充電中電池散熱、絕緣等技術難題,但這樣的電池成本也偏高。有產業研究報告顯示,超快充電池的成本會上升5%,這還是規模化之后的水平。

其次,為提升充電功率,業內多采用800V高壓的技術路線,相比于特斯拉堅持的大電流路線,800V平臺下電池熱管理的壓力稍小,但挑戰在于,它會涉及整車系統架構的升級改造,這會對不少車輛零部件和元器件提出更高要求,也會給研發設計和生產制造增加一定的成本。

一個較為外界熟知的例子是功率半導體。在當下常用的400V平臺中,常規的硅基IGBT便可以滿足需求,但升級到800V平臺之后,硬件耐壓等級和開關損耗要求提升,碳化硅MOSFET成為性價比更高的選擇。

能在1~5h內使蓄電池達到或接近完全充電狀態的一種充電方法。常用于牽引用蓄電池需要在較短時間內恢復完全充電狀態時的充電。蓄電池的正常充電耗時約10~20h,如何能快速充電而不損害蓄電池的性能和壽命,是人們關注的熱門研究課題。

1、輸出電壓設定好后(例如36V),若被充電瓶極板脫落斷開,造成某組電池不通,或出現短路,則電瓶端電壓即降低或為零,這時充電器將無輸出電流。2、若被充電瓶電壓偏離設定電壓,如設定電壓為36V,誤接24V、12V、6V電瓶等,充電器也無輸出電流,若設定為24V誤接為36V電瓶,由于充電器輸出電壓低于電瓶電壓,因而也不能向電瓶充電。

2、充電器兩輸出端若短路時,由于充電器中可控硅SCR的觸發電路不能工作,因而可控硅不導通,輸出電流為零。

3、若使用時誤將電瓶正負極接反,則可控硅觸發電路反向截止,無觸發信號,可控硅不導通,輸出電流為零。

4、采用脈沖充電,有利于延長電瓶壽命。由于低壓交流電經全波整流后是脈動直流,只有當其波峰電壓大于電瓶電壓時,可控硅才會導通,而當脈動直流電壓處于波谷區時,可控硅反偏截止,停止向電瓶充電,因而流過電瓶的是脈動直流電。

5、快速充電,充滿自停。由于剛開始充電時電瓶兩端電壓較低,因而充電電流較大。當電瓶即將充足時(36V電瓶端電壓可達44V),由于充電電壓越來越接近脈動直流輸出電壓的波峰值,則充電電流也會越來越小,自動變為涓流充電。當電瓶兩端電壓被充到整流輸出的波峰最大值時,充電過程停止。經試驗,三節電動車蓄電池36V(12V/12Ah三節串聯),用該充電器只需幾個小時即可充滿。

報道稱,在本周公布的一份報告中,研究人員說,他們發現了一種在短短10分鐘內為電動汽車電池充電高達90%的方法。科學家們說,這種方法進入市場可能還需要5年時間,但其標志著一種根本性轉變。

這項研究的主要作者、愛達荷國家實驗室科學家埃里克·杜費克說:“目標是非常非常逼近你在加油站看到的(加油時間)。”

目前,汽車制造商和公共充電站使用多種充電器,這些充電器提供不同水平的充電時間。

報道指出,交通部門稱,最慢的充電器——被稱為一級充電器——能在40至50個小時內為電動汽車電池充滿電。其中一些速度最快的充電器——被稱為直流充電器——能夠在20分鐘到1小時內為電池充電高達80%。

特斯拉公司稱,該公司龐大的超級充電網絡可以在15分鐘內為電池充上足夠行駛200英里(約合320公里)的電量。但該充電網絡所使用的設備使其無法被其他電動汽車使用。

報道稱,過去十年,對超級充電電動汽車的追逐一直面臨障礙。問題在于如何取得一種微妙平衡:努力更快地為電動汽車電池充電,但同時又不能充電太快,以防對電池造成長期損害或促使電池爆炸。科學家們說,給電池充電太快會造成破壞,縮短電池壽命并降低電池性能。

馬里蘭大學能源研究機構馬里蘭能源創新研究所主任埃里克·瓦克斯曼說:“有一些電池,當你剛拿到手時,它們很棒,但經過幾年或幾個充電周期,它們的性能就不如從前了。”

為解決這一問題,杜費克及其團隊利用機器學習查明電池在快速充電時的老化情況。研究人員訓練他們的算法分析2萬至3萬個數據點,這些數據點顯示電池的充電情況以及電池是否老化或退化。

杜費克說,他們找到的方法可以在10分鐘內為電動汽車電池充電高達90%,但他們希望做得更好。在接下來的5年里,杜費克團隊將努力找到一種方法,使得每分鐘的充電量足夠電動汽車行駛長達20英里,這遠遠超過目前性能一流的超級充電器的表現。

杜費克說:“我認為我們可以實現該目標。”



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