對于新能源車尤其是純電動車來說,最重要的頭等大事就是充電。目前新能源圈的現(xiàn)狀是這樣的,在7月,中國新能源車型在汽車市場滲透率首次突破了50%,從而超越了燃油車,這足以可見新能源車型在國內(nèi)的受歡迎程度。那么廠家天天宣傳的800V平臺是什么意思?5C充電又是哪門子黑科技呢?這一期科普咱們來細(xì)致的聊一聊充電相關(guān)的那些事兒。
一、充電槍里那么多窟窿是干什么的?
打開充電口,就會發(fā)現(xiàn)里面有著很多不同大小的孔。仔細(xì)數(shù)一數(shù)就能發(fā)現(xiàn),國內(nèi)的絕大多數(shù)新能源車的充電口上的窟窿要么是7個(gè)要么是9個(gè)。七個(gè)孔的充電槍是為交流電慢充接口,而九個(gè)孔設(shè)計(jì)的充電槍則是直流電快充接口。而現(xiàn)在除了一些價(jià)格經(jīng)濟(jì)的純電車型只有交流慢充功能外,大部分純電車型都同時(shí)擁有直流和交流兩個(gè)充電口,部分車型甚至支持雙槍快充,可以根據(jù)實(shí)際情況自由選擇是慢充還是快充。
這幾個(gè)孔分別對應(yīng)什么呢?一般來說,無論是7孔還是9孔,都有著充電槍端確認(rèn)、車端確認(rèn)、主充電線路正負(fù)極和接地組成。其實(shí)很好理解,就是確認(rèn)車端連好了沒有、充電槍正常不正常、接地有無漏電,如果有異常,充電將會不能進(jìn)行。所以就有特斯拉的車端部分識別ID不容易被國家電網(wǎng)等非特斯拉超充站的充電樁識別從而導(dǎo)致兼容性變差,當(dāng)然這些也可以進(jìn)行加密,比如說在某些特定充電樁能獲得更大的功率等等。
(這是快充插口的孔位都代表什么,慢充類似)
不過在國外的純電動車的快慢充接口都是融合在一起的,就像下面這張圖這樣,它的充電速度介于我們的慢充和快充之間,但是并不是很快。
二、交流充電好還是直流充電好?誰充的快?
這兩種充電方式有什么區(qū)別呢?首先說交流慢充,交流充電接口先是把電網(wǎng)的交流電輸送到車輛的慢充口,接著通過車輛里面的充電機(jī)把交流電轉(zhuǎn)成直流電最終在輸入電池進(jìn)行充電。由于不如直流充電那么直截了當(dāng),因此使用交流充電把車輛充滿電一般需要六個(gè)小時(shí)以上。當(dāng)然任何事物都是相對的,雖然充的慢,但是不存在虛電,而且充電熱量也小,不會對電池造成壓力,因此對于電車壽命更具有延長效果。很多合資的外資的P2結(jié)構(gòu)以及某些車企的短純電續(xù)航的PHEV車型(如牧馬人4xe)都只保留了交流慢充接口。
想快點(diǎn)兒充電,就得去充電樁進(jìn)行直流快充了。直流充電接口,它把電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)成直流電輸送到車輛快充口,也就是說電能可以直接進(jìn)入電池完成充電操作。它的最大優(yōu)勢自然是充電效率高,不少車型都是在30分鐘內(nèi)能將電電量從20%充電至80%。而缺點(diǎn)也比較明顯,那就是快充時(shí)會產(chǎn)生較大電流和功率,這樣容易產(chǎn)生的高溫,久而久之就會造成電池內(nèi)部老化,降低電池組使用壽命。當(dāng)然直流快充在家是實(shí)現(xiàn)不了了,因?yàn)橐话愕募矣秒娐范汲惺懿涣塑囘@樣一個(gè)巨大用電器的功率(家庭一般的電路容量最多設(shè)置到20kW,而直流快充輕易地就能超過這個(gè)數(shù)值),所以家充都是交流慢充。
三、什么樣的充電速度叫快?4C5C又是什么意思?
不論是快充還是慢充,都存在一個(gè)充電速度標(biāo)準(zhǔn),比如現(xiàn)在流行的4C、5C充電速度標(biāo)準(zhǔn)。那么它們又是什么意思呢?像4C的“C”其實(shí)是指充電速度,1C充電意思就是要1個(gè)小時(shí)將車輛電池充滿,而4C也不是四個(gè)小時(shí),而是四分之一小時(shí)充滿,那5C自然是五分之一小時(shí)充滿,充電速度無疑更快一些。
那現(xiàn)在比較前沿的就是4C、5C了,也就是15分鐘或12分鐘充滿,可以說基本約等于60L油箱家用車連加油帶開票上廁所的時(shí)間了,能鋪開的話基本等于加油的平替。這其中,寧德時(shí)代打造的4C麒麟電池很具代表性,15分鐘就能充滿電、而且續(xù)航達(dá)1000公里。很多高端純電車型都采用這種電池組。除此之外,寧德時(shí)代還與理想汽車共同打造了麒麟5C電池——充電12分鐘續(xù)航500公里。可見麒麟5C電池倍率充電速度要高出4C倍率不少。而之所以能夠做到這么快的充電效率,一大原因是在電芯和熱管理方面采用低內(nèi)阻電芯,這樣減少了75%的熱阻,換熱面積同時(shí)增加5倍。說白了就是通過降低內(nèi)阻+提升散熱能量,實(shí)現(xiàn)充電速度高速增長。
最新進(jìn)展,吉利極氪已經(jīng)在最新的產(chǎn)品上投放5.5C充電系統(tǒng)了。
四、怎樣才能充電更快?
(1)提高供給側(cè)的電壓,讓源頭提供更大壓力——800V平臺
現(xiàn)在很多純電新車發(fā)布,總會用800V平臺當(dāng)做一個(gè)宣傳重點(diǎn),比如說極狐阿爾法S5就全系標(biāo)配800V平臺。這所謂的800V平臺就指的是整車高壓部分最大能夠承受800V的輸入電壓,這就好比澆水,800V就是增加了水泵那邊的壓力,單位時(shí)間內(nèi)噴的水更多。這就是為了提高充電補(bǔ)能速度開源的方案。
我們現(xiàn)在一般使用的都還是400V平臺,800V平臺算是更上一個(gè)臺階。而不同構(gòu)架下的電動汽車充電能力是存在明顯差異的。通過物理公式P=UI(功率=電壓*電流),在充電電流不變的情況下,假如提高直流快充的電壓到800V左右的話,能夠獲得更大充電功率。因此相比較相比采用400V平臺的車型能夠更快補(bǔ)能,充電效率自然更高。
當(dāng)然了,如果想要出自800V電氣架構(gòu)的車輛真的達(dá)到高于400V平臺的車型的充電效果,那么普通充電樁是無法做到的,畢竟充電功率至少得有300kW,這是大部分普通充電樁達(dá)不到的。而800V平臺的車型到400V平臺車型的公共充電樁去充電,那么快充效果也是會大打折扣了。通常來說,用戶需要到官方建立的超充樁才能達(dá)到想要的800V帶來的充電效果(部分高規(guī)格場站充電樁空閑時(shí)也可以達(dá)到瞬間峰值)。
(2)建設(shè)超大充電樁——華為液冷600kW超級充電樁
車本身能夠接受大充電輸入不夠,樁端的力氣不夠也不行。一般的充電站支持個(gè)120kW就了不得了,但是華為覺得不夠,來個(gè)全液冷600kW,這回可是量大管飽。華為液冷600kW充電樁有多厲害呢?使用這類充電樁補(bǔ)能,1秒就能充1公里的里程,相當(dāng)于5分鐘能充300公里,速度非常驚人。打個(gè)比方,100kWh容量的極氪001在這個(gè)充電樁上滿功率充電,10分鐘即可將車輛充滿。
而華為充電樁之所以能做到這一點(diǎn),主要有著全液冷技術(shù)加持。先說全液冷技術(shù),上述提到充電電流越大溫度也會越高,那么散熱問題就值得考慮。簡單粗暴的散熱就是把充電槍的線纜表面積增加,但是這樣重量就太大了,使用會很不方便,而線纜換上液冷散熱就能很好散熱,重量也不會太沉。不過華為除了給線纜液冷外,關(guān)鍵還給充電樁的充電模塊也進(jìn)行液冷。這樣華為超充樁的最高充電電流高達(dá)600A。而且液冷系統(tǒng)取代散熱風(fēng)扇后噪音也小多了,不會影響周圍環(huán)境。華為方面在3月份表示已建成兩萬個(gè)超快充充電樁,而計(jì)劃年內(nèi)在全國部署超10萬座,因此如果想要給愛車體驗(yàn)快充,那么不妨到附近的華為超快充充電站來體驗(yàn)一下。
(3)終極構(gòu)想:想加快充電也可以節(jié)流——節(jié)線纜上流,讓每一度電無損傳到車?yán)?/p>
800V高壓平臺和超大充電樁這樣兩個(gè)開源的方案目前已經(jīng)落了地,但是想加快補(bǔ)能速度,節(jié)流也是一個(gè)好的方案。我們都知道電能在線纜上傳輸?shù)臅r(shí)候,會因?yàn)殡娋€自己的電阻產(chǎn)生一定的熱量。目前國外的研究人員正在嘗試使用常溫超導(dǎo)材料來制作充電線纜,超導(dǎo)意味著電線上的電阻為0,也就是說在傳輸過程中電能不會因?yàn)榫€材發(fā)熱而損耗。當(dāng)然這個(gè)事情還有賴于常溫超導(dǎo)材料的研發(fā),目前看來還暫時(shí)希望渺茫。
五、總結(jié)
別看這一期講的東西可能有些瑣碎,但是這卻是新能源時(shí)代的一個(gè)非常重要的根本性問題——電動汽車怎樣充電、怎樣更快地充電這都是影響到電動汽車廣泛應(yīng)用的重要議題。我們可以看到,目前常溫超導(dǎo)的“節(jié)流”方案還無法實(shí)現(xiàn),但是開源——也就是提高供給水平已經(jīng)有廠家給出了優(yōu)秀的解決方案,車端例如新的極氪001以及極狐阿爾法S5配備800V高壓平臺,樁端則比如說華為的超級液冷充電樁,提高壓力增大容量。我相信在以后,會有更多的更快補(bǔ)能充電樁投放使用,也許有朝一日充電快過加油也不是夢。