電動汽車的用戶千差萬別，但大家內(nèi)心的焦慮是相同的——讓人煩心的事兒無外乎兩件：我的車還能跑多遠；到哪兒去充電……今天我們就來聊聊電動車充電這件煩心事。
根據(jù)中國電車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進聯(lián)盟的數(shù)據(jù)，截至2020年底，全國充電基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)量累計為168.1萬個；而到2021年7月，這個數(shù)據(jù)增加到201.5萬，同比增加50.2%。增速顯然是挺猛的。
不過有人算了一筆賬，到2026年，中國新能源汽車的保有量預計會達到3350萬輛，如果按照車樁比為3:1去估算，屆時中國電動汽車充電樁累計需求量將超過1116萬個！供需之間的這個缺口，也著實不小。
除了充電樁的數(shù)量，充電的速度也是一個“槽點”。比如，以一個功率100 kW的直流充電器為一輛電池容量為60kWh的電動汽車充電，充滿大約需要36分鐘，大概可以續(xù)航330公里；而如果是傳統(tǒng)的燃油車，要達到這個續(xù)航距離，燃料加注的之間只需3-5分鐘。這種用戶體驗上的差距難免會讓電動汽車廠商不忍直視，但是又無法漠視。
因此，如何解決電動汽車的“快充”問題，也就成了充電樁建設(shè)中的一個重點課題。
邁進“快充”的門檻
電動汽車的“快充”到底能有多快？為了回答這個問題，我們先來看看電動汽車的充電的方式。大類劃分，充電類型有交流充電和直流充電兩種，它們的技術(shù)架構(gòu)是不同的。
采用交流充電模式時，來自電網(wǎng)的交流電通過交流電插座或充電樁的接口連接到電動汽車的車載充電器（OBC）上，由OBC完成AC-DC的轉(zhuǎn)換，再使用這個直流電壓和電流給動力電池充電。
而直流充電模式，是將電網(wǎng)交流電轉(zhuǎn)化為直流電的過程，在車輛外部（通常是充電樁）完成，因此無需經(jīng)過OBC就直接可以對動力電池進行充電。由于這個AC-DC轉(zhuǎn)換工作是在車外進行的，因此在空間、成本、重量、熱管理等方面不會受到太強的約束，所以直流充電在提高充電功率方面有更大的空間，因此也就成了電動汽車快充最重要的賽道。
圖1：電動汽車直流充電和交流充電架構(gòu)比較（圖片來源：Yole Development）
按照坊間一種比較流行的分級方式，電動汽車充電可分為三級：
第一級：主要是從民用市電中取電，可提供120VAC/230VAC的交流電壓，以及12A至16A的充電電流，充電功率一般在2kW以內(nèi)。
第二級：也是交流充電，這是依托于多相240VAC交流充電樁來充電，充電電流可提升至15A至80A，功率可達到22kW。
第三級：以22kW以上的更高功率的充電，就需要采用直流充電方式了。從直流充電樁輸出300V至750V的高壓直流電可直接為動力電池充電，功率可以達到數(shù)百千瓦——比如特斯拉的V3超級充電樁，就可支持高達250kW的峰值充電功率，號稱充電15分鐘可以讓Model 3續(xù)航250公里。目前，常見的直流充電功率范圍在22-150 kW之間，功率200-350kW是眾多廠商的主攻目標，高達400 kW的直流充電也有人在嘗試。
由此可見，達到了“第三級”的直流充電，才算得上是邁進了電動汽車“快充”的門檻。
不同的快充標準
不過，上述這種“三級”充電的劃分方式，不算嚴謹。為了能夠讓大家在打造快充基礎(chǔ)設(shè)施（充電樁）時的步調(diào)能夠一致起來，各個行業(yè)組織和領(lǐng)導廠商都在急鑼密鼓地推進相關(guān)的標準和規(guī)范的建立。
比如，由國際電工委員會（IEC）制定的IEC 61851電動汽車導電充電系統(tǒng)標準，將電動汽車充電細分為四種模式，前三種是交流充電，第四種則是可以提供600V、最大電流400A的直流充電模式，最大充電功率達240kW。
在北美市場，美國汽車工程學會（SAE）推出了SAE J1772管理標準，它定義了交流1級、交流2級、直流1級和直流2級四種充電模式。其中直流模式提供200-500V電壓，直流1級和2級模式分別支持最高40kW和100kW的充電功率。
CHAdeMO是由日產(chǎn)、三菱、豐田、日立、本田和松下等日本廠商聯(lián)合一些歐洲參與者成立的協(xié)會，專門針對電動車直流快充制定了CHAdeMO協(xié)議，最新的CHAdeMO 2.0版本支持400kW/1000V的直流充電。據(jù)悉，CHAdeMO正在與中國電力企業(yè)聯(lián)合會（CEC）聯(lián)合開發(fā)一個的超高功率充電標準“ChaoJi”，目標直指900kW！
在直流快充領(lǐng)域，還有一個CCS（Combined Charging System，聯(lián)合充電系統(tǒng)）標準值得關(guān)注。這是由美國和歐洲的8家車企共推的標準，旨在將各自為戰(zhàn)、混亂的充電接口統(tǒng)一起來，因此CCS的思路是在同一個物理接口中既支持交流充電，也支持直流充電。CCS系統(tǒng)與IEC、SAE和ISO的相關(guān)標準兼容一致，支持單相和三相交流充電，目前可以支持200kW的直流充電，正在研發(fā)支持350kW充電功率的方案。
靈活的解決方案
電動汽車直流快充標準的演進，很顯然會給充電樁的開發(fā)提出新的挑戰(zhàn)，這主要體現(xiàn)在兩個方面：一是產(chǎn)品和方案的架構(gòu)需要能夠適應(yīng)不同標準、不同功率等級的要求；二是要有可擴展性，能夠跟上標準“升級”的步伐。也就是說，設(shè)計方案需要有足夠的靈活性。
實現(xiàn)這種靈活性，模塊化是一種不錯的思路。采用模塊化的方式，開發(fā)者可以將15kW至75kW（或更高功率）的功率模塊堆疊在一個充電樁系統(tǒng)中，根據(jù)需要很方便地實現(xiàn)150V至1000V的電動汽車直流充電應(yīng)用，并根據(jù)不同的電壓和功率進行優(yōu)化。
圖2：多個功率模塊堆疊構(gòu)成高功率電動汽車直流快充系統(tǒng)（圖片來源：安森美）
比如，安森美就在開發(fā)一種具有雙向能力的25kW直流充電模塊，其支持400V和800V電池充電，經(jīng)優(yōu)化還可支持更高的電壓等級。
圖3：安森美開發(fā)的雙向25kW直流充電模塊（圖片來源：安森美）
總之，隨著電動汽車市場的加速發(fā)展，人們對于電動汽車直流快充的需求也被快速激活并釋放出來。什么時候，電動車的快充可以從少數(shù)人的“福利”，變成大家觸手可及的“便利”，電動汽車的時代才算是真正的開啟。 |
