里程焦慮和充電焦慮是純電動汽車發展最重要的兩道坎,第一個是由電池的能量密度決定的,目前最先進的鋰電池汽車綜合續航里程都在500km上下,處于瓶頸期,暫時進步空間不大;而充電時長則是由電池本身、充電設備以及電網多方決定的。目前,主流快充系統極限基本是“在30分鐘內將電量沖到80%”,這個數據遠沒有達到當前技術瓶頸,還有很大的進步空間。
大功率充電系統是一個相對的概念,目前國網最大功率的直流電樁(快充)的功率在60千瓦左右(500V/120A),如果從電量少于10%開始充電,充滿需要的時間普遍大于1小時,而加油則只需要10分鐘就能搞定。想要達到這個標準,充電樁的功率(電壓X電流)要遠高于當前的60千瓦快充系統(5倍以上),這就是大功率充電系統的概念。
站在用戶的角度,我們需要的就是能在10分鐘內搞定的“超級充電樁”,這有助于打消客戶的充電焦慮,增加購買信心。而對于公交、物流這類運營車輛來說,高效的充電設備也將大大增加運營效率。本質上,充電效率的提高還是增強純電動汽車的競爭力,擴大市場份額。
想要提高充電效率,可不單單是提高充電電壓那么簡單,這對電池、電樁以及電網都提出了更高的要求。
1、鋪設專用的電網系統是必須的
國內的民用電是220V(單相交流)、工業用電是380V(三相交流),而我們需要的是高達800V的高壓直流電。以保時捷350kW電樁來算,其額定電流將超過400A,這對任何供電設備和用電設備來說都是一個非??植赖臄抵?。不管是民用還是工業用電都遠不到這個標準,必須要從高壓電網另外拉出一套完全獨立的供電系統。
2、充電設備標準更高
搞電氣的都知道,大電流是供電系統的“天敵”,所以輸電線路都采用的特高壓輸電,目的就是限制電流,降低熱效應(I^2Rt),減少輸電的能量損耗。這樣超大電流需要怎么樣的設備支持?作為直流充電設備,輸電設備阻值必須是極低的,電線要多粗有多粗,接口要多結實有多結實,充電過程也得是逐漸加壓和逐漸減壓。除此之外,還需要專屬的散熱系統,給設備降溫,最理想的是配冷卻系統。
3、安全評估十分重要
即使是現在的60kW充電樁,在炎熱環境下也常出現自燃的情況,這在國內已經不是什么大新聞,說到底都是大電流的熱效應導致的,現在還要將電流提升5倍甚至更高,其帶來的安全隱患也是驚人的,破壞力也是驚人的。
而對電池來說,與超級電容不同,電池本身也是有阻值的,在大功率充電時也必然會產熱,這對整車的高壓防護等級、熱管理等安全性能要求更高,特別是這種必須跟大電流“零距離接觸”的情況。