近年來(lái)，隨著電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程的不斷增加，對(duì)于充電的需求也愈發(fā)旺盛，在普通快充依然需要耗費(fèi)一個(gè)多小時(shí)的前提下，研發(fā)更高功率的快充成為業(yè)界公認(rèn)的發(fā)展方向，而充電樁功率的不斷提升，也讓“即充即走”不再只是科幻小說(shuō)里的場(chǎng)景。但另一方面，大功率快充在技術(shù)和車輛電池匹配度上，還有不少亟待解決的問題，對(duì)于樁企、車企和普通消費(fèi)者而言，也是個(gè)不小的考驗(yàn)。
特斯拉自建充電“生態(tài)”，但不菲的價(jià)格讓許多消費(fèi)者望而卻步
快慢充原理不同
與新能源汽車的鋰電池相比，充電樁的技術(shù)原理其實(shí)并不復(fù)雜。雖然各種品牌的充電樁五花八門，但落點(diǎn)到充電模式上，標(biāo)準(zhǔn)的分類依舊是交流充電樁、直流充電樁和交直流一體式的充電樁。而“交流”與“直流”的區(qū)別，則是我們?nèi)粘＝?jīng)常聽到的慢充（常規(guī)充電）和快充（快速充電）兩種充電方式。受制于車輛電池、環(huán)境溫度等因素影響，目前慢充的時(shí)間是5-10小時(shí)，而快充則可以在20-30分鐘內(nèi)充滿80%的電量。
國(guó)網(wǎng)北京市電力公司營(yíng)銷處處長(zhǎng)陳海洋告訴記者，從充電原理上來(lái)看，交流充電樁嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)并非充電裝置，而僅是個(gè)放大的“電源轉(zhuǎn)換器”。它把電力輸送到電動(dòng)車上，利用的還是車載充電機(jī)進(jìn)行充電。因此，交流充電樁的功率一般都不高，以3.5kW和7kW的居多，速度也較慢，大約需要10小時(shí)左右。
直流充電樁就是消費(fèi)者最為歡迎的“快充”，它一面連接交流電網(wǎng)，一面連接汽車，輸出的是可調(diào)節(jié)直流電，可以直接為電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池充電。仔細(xì)觀察不難發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于慢充樁，快充充電樁采用三相四線制供電，快充樁供電線更粗，直流充輸出的電壓和電流調(diào)整范圍也比較大，功率超過(guò)了50kW，甚至上百千瓦。
但是，為了防止一味長(zhǎng)時(shí)間大電流充電而引發(fā)的過(guò)熱等問題，快充樁其實(shí)并不能實(shí)現(xiàn)真正意義上的滿電，當(dāng)動(dòng)力電池容量充到80%時(shí)， BMS系統(tǒng)就會(huì)干預(yù)，切換成恒壓充電模式，并降低充電電流，充電速度也會(huì)明顯放慢。
星星充電研發(fā)的500kW大功率液冷快充充電樁，讓10分鐘充滿電成為可能
液冷技術(shù)“又快又好”
相對(duì)于“細(xì)水長(zhǎng)流”的慢充，便捷高效的快充充電樁顯然更加符合消費(fèi)者胃口，也成為車企和充電樁企業(yè)競(jìng)逐的焦點(diǎn)。北方工業(yè)大學(xué)教授、汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心主任紀(jì)雪洪認(rèn)為，研發(fā)和普及高功率充電技術(shù)，已經(jīng)成為推動(dòng)行業(yè)進(jìn)步與發(fā)展的重要因素之一。
例如國(guó)家電網(wǎng)的快充充電樁，功率已經(jīng)達(dá)到120kW；在新能源汽車方面動(dòng)作頻繁的北汽，最新推出的大功率充電樁功率達(dá)到150kW；而國(guó)外企業(yè)當(dāng)中，特斯拉所使用的第二代超級(jí)快充功率已達(dá)150kW，保時(shí)捷的充電功率可達(dá)450kW。
國(guó)產(chǎn)品牌星星充電在2018年成功研發(fā)出500kW的液冷快充充電樁。這意味著，應(yīng)用這款產(chǎn)品充電的新能源車，從0電量到80%，最快可以在10分鐘以內(nèi)完成。
但動(dòng)輒幾百千瓦功率的充電樁，傳統(tǒng)的風(fēng)冷技術(shù)早已不能滿足散熱需求，液冷技術(shù)成為目前最可靠的解決方案。其實(shí)，液冷技術(shù)的原理不難理解，在電纜和充電槍之間設(shè)置一個(gè)專門的循環(huán)通道，通道內(nèi)加入起散熱作用的冷卻液，就可以通過(guò)動(dòng)力泵推動(dòng)液體循環(huán)從而把熱量帶出。
目前應(yīng)用最多的是液冷線纜，與普通線纜相比，其可以一邊導(dǎo)電，一邊用冷卻液散熱。但液冷不同與風(fēng)冷的地方在于，它的密封性必須做好，因?yàn)橐坏┕苈钒l(fā)生泄露，就容易導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)失效。
此外液冷還可以縮小電纜直徑，最終讓充電設(shè)備輕量化，因此在技術(shù)路徑方面，充電樁制造企業(yè)的技術(shù)路徑基本相同——盡可能制造出“又冷又快”的充電樁。
車樁匹配不到位
但耐人尋味的是，目前在快充標(biāo)準(zhǔn)的界定上，業(yè)內(nèi)并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，2017年以前基本認(rèn)為60kW即為大功率，但隨著快充技術(shù)的發(fā)展，如今這個(gè)數(shù)字已經(jīng)突破了100kW、200kW甚至500kW。在全球范圍內(nèi)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)也不統(tǒng)一，甚至特斯拉自身還制定了一套準(zhǔn)則，游離于所謂“國(guó)標(biāo)”之外。
問題依然出在了核心零部件上。
據(jù)了解，盡管星星充電、特來(lái)電等領(lǐng)頭羊企業(yè)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大功率充電樁IGBT等元器件的自主研發(fā)，但大多數(shù)企業(yè)的零部件依然需要依賴進(jìn)口，例如高壓功率半導(dǎo)體等，在貿(mào)易摩擦的大背景下，難免讓一些中小充電樁企業(yè)感到“力不從心”。據(jù)了解，IGBT（絕緣柵雙極型晶體管），是由 BJT（雙極結(jié)型晶體三極管）和MOS（絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管）組成的復(fù)合全控型-電壓驅(qū)動(dòng)式-功率半導(dǎo)體器件，也是快充充電樁當(dāng)中最為重要的零部件之一。
IGBT（絕緣柵雙極型晶體管），是由 BJT（雙極結(jié)型晶體三極管）和 MOS（絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管）組成的復(fù)合全控型-電壓驅(qū)動(dòng)式-功率半導(dǎo)體器件，也是快充充電樁當(dāng)中最為重要的零部件之一。
“解鈴還需系鈴人。除了充電樁以外，實(shí)現(xiàn)真正意義上的快充，也必須對(duì)新能源車的電池技術(shù)進(jìn)行全面升級(jí)。”紀(jì)雪洪介紹說(shuō)，電池負(fù)極就像一個(gè)大海綿，吸引鋰離子從正極向負(fù)極傳輸。如果充電太快，相當(dāng)于這些離子跑得太快，會(huì)在負(fù)極表面形成結(jié)晶，從而降低負(fù)極的效率，進(jìn)而影響電池循環(huán)次數(shù)，導(dǎo)致使用時(shí)間的下降。
這樣看來(lái)，顯然國(guó)內(nèi)車企并未做好準(zhǔn)備。愛馳汽車動(dòng)力系統(tǒng)副總裁吳畏就坦言，目前在售的車型，沒有一款電池可以承受連續(xù)350kW的大功率充電，更不用說(shuō)500kW甚至更高的充電功率。
紀(jì)雪洪也表示，目前新能源汽車充電功率，在100kW左右就足夠。“過(guò)高功率的話，電池管理系統(tǒng)必須要做相應(yīng)的調(diào)整，否則很難適應(yīng)大電流充電，容易起到相反的效果。”不僅是充電樁制造企業(yè)，包括車企和消費(fèi)者在內(nèi)，這種技術(shù)層面的調(diào)整，意味著成本徒增。
以自建“生態(tài)”的特斯拉為例，超級(jí)快充只支持自家車型，動(dòng)輒五六十萬(wàn)的價(jià)格，讓許多消費(fèi)者望而卻步。在“補(bǔ)貼退坡”“新能源汽車銷量連降”的當(dāng)下，不論是車企還是消費(fèi)者，用提高成本來(lái)?yè)Q取市場(chǎng)，絕非明智的選擇。
特斯拉自建充電“生態(tài)”，但不菲的價(jià)格讓許多消費(fèi)者望而卻步
快慢充原理不同
與新能源汽車的鋰電池相比，充電樁的技術(shù)原理其實(shí)并不復(fù)雜。雖然各種品牌的充電樁五花八門，但落點(diǎn)到充電模式上，標(biāo)準(zhǔn)的分類依舊是交流充電樁、直流充電樁和交直流一體式的充電樁。而“交流”與“直流”的區(qū)別，則是我們?nèi)粘＝?jīng)常聽到的慢充（常規(guī)充電）和快充（快速充電）兩種充電方式。受制于車輛電池、環(huán)境溫度等因素影響，目前慢充的時(shí)間是5-10小時(shí)，而快充則可以在20-30分鐘內(nèi)充滿80%的電量。
國(guó)網(wǎng)北京市電力公司營(yíng)銷處處長(zhǎng)陳海洋告訴記者，從充電原理上來(lái)看，交流充電樁嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)并非充電裝置，而僅是個(gè)放大的“電源轉(zhuǎn)換器”。它把電力輸送到電動(dòng)車上，利用的還是車載充電機(jī)進(jìn)行充電。因此，交流充電樁的功率一般都不高，以3.5kW和7kW的居多，速度也較慢，大約需要10小時(shí)左右。
直流充電樁就是消費(fèi)者最為歡迎的“快充”，它一面連接交流電網(wǎng)，一面連接汽車，輸出的是可調(diào)節(jié)直流電，可以直接為電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池充電。仔細(xì)觀察不難發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于慢充樁，快充充電樁采用三相四線制供電，快充樁供電線更粗，直流充輸出的電壓和電流調(diào)整范圍也比較大，功率超過(guò)了50kW，甚至上百千瓦。
但是，為了防止一味長(zhǎng)時(shí)間大電流充電而引發(fā)的過(guò)熱等問題，快充樁其實(shí)并不能實(shí)現(xiàn)真正意義上的滿電，當(dāng)動(dòng)力電池容量充到80%時(shí)， BMS系統(tǒng)就會(huì)干預(yù)，切換成恒壓充電模式，并降低充電電流，充電速度也會(huì)明顯放慢。
星星充電研發(fā)的500kW大功率液冷快充充電樁，讓10分鐘充滿電成為可能
液冷技術(shù)“又快又好”
相對(duì)于“細(xì)水長(zhǎng)流”的慢充，便捷高效的快充充電樁顯然更加符合消費(fèi)者胃口，也成為車企和充電樁企業(yè)競(jìng)逐的焦點(diǎn)。北方工業(yè)大學(xué)教授、汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心主任紀(jì)雪洪認(rèn)為，研發(fā)和普及高功率充電技術(shù)，已經(jīng)成為推動(dòng)行業(yè)進(jìn)步與發(fā)展的重要因素之一。
例如國(guó)家電網(wǎng)的快充充電樁，功率已經(jīng)達(dá)到120kW；在新能源汽車方面動(dòng)作頻繁的北汽，最新推出的大功率充電樁功率達(dá)到150kW；而國(guó)外企業(yè)當(dāng)中，特斯拉所使用的第二代超級(jí)快充功率已達(dá)150kW，保時(shí)捷的充電功率可達(dá)450kW。
國(guó)產(chǎn)品牌星星充電在2018年成功研發(fā)出500kW的液冷快充充電樁。這意味著，應(yīng)用這款產(chǎn)品充電的新能源車，從0電量到80%，最快可以在10分鐘以內(nèi)完成。
但動(dòng)輒幾百千瓦功率的充電樁，傳統(tǒng)的風(fēng)冷技術(shù)早已不能滿足散熱需求，液冷技術(shù)成為目前最可靠的解決方案。其實(shí)，液冷技術(shù)的原理不難理解，在電纜和充電槍之間設(shè)置一個(gè)專門的循環(huán)通道，通道內(nèi)加入起散熱作用的冷卻液，就可以通過(guò)動(dòng)力泵推動(dòng)液體循環(huán)從而把熱量帶出。
目前應(yīng)用最多的是液冷線纜，與普通線纜相比，其可以一邊導(dǎo)電，一邊用冷卻液散熱。但液冷不同與風(fēng)冷的地方在于，它的密封性必須做好，因?yàn)橐坏┕苈钒l(fā)生泄露，就容易導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)失效。
此外液冷還可以縮小電纜直徑，最終讓充電設(shè)備輕量化，因此在技術(shù)路徑方面，充電樁制造企業(yè)的技術(shù)路徑基本相同——盡可能制造出“又冷又快”的充電樁。
車樁匹配不到位
但耐人尋味的是，目前在快充標(biāo)準(zhǔn)的界定上，業(yè)內(nèi)并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，2017年以前基本認(rèn)為60kW即為大功率，但隨著快充技術(shù)的發(fā)展，如今這個(gè)數(shù)字已經(jīng)突破了100kW、200kW甚至500kW。在全球范圍內(nèi)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)也不統(tǒng)一，甚至特斯拉自身還制定了一套準(zhǔn)則，游離于所謂“國(guó)標(biāo)”之外。
問題依然出在了核心零部件上。
據(jù)了解，盡管星星充電、特來(lái)電等領(lǐng)頭羊企業(yè)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大功率充電樁IGBT等元器件的自主研發(fā)，但大多數(shù)企業(yè)的零部件依然需要依賴進(jìn)口，例如高壓功率半導(dǎo)體等，在貿(mào)易摩擦的大背景下，難免讓一些中小充電樁企業(yè)感到“力不從心”。據(jù)了解，IGBT（絕緣柵雙極型晶體管），是由 BJT（雙極結(jié)型晶體三極管）和MOS（絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管）組成的復(fù)合全控型-電壓驅(qū)動(dòng)式-功率半導(dǎo)體器件，也是快充充電樁當(dāng)中最為重要的零部件之一。
IGBT（絕緣柵雙極型晶體管），是由 BJT（雙極結(jié)型晶體三極管）和 MOS（絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管）組成的復(fù)合全控型-電壓驅(qū)動(dòng)式-功率半導(dǎo)體器件，也是快充充電樁當(dāng)中最為重要的零部件之一。
“解鈴還需系鈴人。除了充電樁以外，實(shí)現(xiàn)真正意義上的快充，也必須對(duì)新能源車的電池技術(shù)進(jìn)行全面升級(jí)。”紀(jì)雪洪介紹說(shuō)，電池負(fù)極就像一個(gè)大海綿，吸引鋰離子從正極向負(fù)極傳輸。如果充電太快，相當(dāng)于這些離子跑得太快，會(huì)在負(fù)極表面形成結(jié)晶，從而降低負(fù)極的效率，進(jìn)而影響電池循環(huán)次數(shù)，導(dǎo)致使用時(shí)間的下降。
這樣看來(lái)，顯然國(guó)內(nèi)車企并未做好準(zhǔn)備。愛馳汽車動(dòng)力系統(tǒng)副總裁吳畏就坦言，目前在售的車型，沒有一款電池可以承受連續(xù)350kW的大功率充電，更不用說(shuō)500kW甚至更高的充電功率。
紀(jì)雪洪也表示，目前新能源汽車充電功率，在100kW左右就足夠。“過(guò)高功率的話，電池管理系統(tǒng)必須要做相應(yīng)的調(diào)整，否則很難適應(yīng)大電流充電，容易起到相反的效果。”不僅是充電樁制造企業(yè)，包括車企和消費(fèi)者在內(nèi)，這種技術(shù)層面的調(diào)整，意味著成本徒增。
以自建“生態(tài)”的特斯拉為例，超級(jí)快充只支持自家車型，動(dòng)輒五六十萬(wàn)的價(jià)格，讓許多消費(fèi)者望而卻步。在“補(bǔ)貼退坡”“新能源汽車銷量連降”的當(dāng)下，不論是車企還是消費(fèi)者，用提高成本來(lái)?yè)Q取市場(chǎng)，絕非明智的選擇。
