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充电5分钟多跑100km,反向充电....盘点电动车黑科技

2020-02-20 浏览:2.01万 评论:12

上周小米发布了全新数字系列旗舰手机小米10和小米10 Pro,它的性能可以说是相当的强大,对于性能至上的安卓粉来说这完全能满足需求。

除了优异的性能和出色的相机外,小米10系列支持有线、无线、反充三重快充,小米10 Pro更是配置了50W极速闪充+30W无线闪充+10W无线反充 。

这是什么概念,以苹果手机为例,过去几年iPhone的电池容量一直在增加却只配备5W充电器,直到去年才给配上18W“快充”,两者相比高低立现吧。

手机的充电形式和充电速度可以说一直在进步和革新,同样带有科技属性的电动车,其实在充电速度和充电形式上也在进步。

快充技术:最容易也是最便宜的补能方式

在诺基亚时代,手机换电是多么正常的一件事,手机没电了可以拆下来换一块电池继续使用,另一块电池使用"万能充"进行充电。

但是进入大屏时代后,电池容量在增加,手机也越来越轻薄,并且还往防水密封方向发展,换电显然是阻碍了一体化的进程,淘汰也就是必然了。

电池不断增大,还不支持换电,这时候快充技术就被倒逼出现了。“充电5分钟,通话2小时”也成了广而告之。

反观电动车,发展换电模式还是主攻快充技术曾经也让不少厂家纠结着,作为电动车的领头羊特斯拉曾经也采用过换电,但是很快就不了了之了。

放弃的原因很简单,换电站的建设和运营成本远高于其它补能方式,并且需要承担换下来的电池损耗,与车主之间的电池折旧处理也会存在很多纠纷,还是乖乖发展快充技术吧。

国内采用换电的厂商并不多,在商用领域采用大规模换电的只有北汽运营的出租车和力帆的共享电动车。

基于出租车和共享电动车的高流转需求,这样的模式还是很适合电动出租车行业的。

面向个人用户的只有蔚来汽车采用了换电模式,但是大规模的换电站建设成本高昂,并且利用率有限,严重拖累了蔚来汽车。

目前,电动车普遍提供快充和慢充两种充电方式,这也是比较常规的充电方式。

1、交流慢充桩

慢充交流桩基本只适合家庭或单位用户自行安装的个人桩,它的充电功率较低,对电网负荷比较小,但是它的充电速度就相当慢了。

并且充电功率还取决于车载充电机功率,主流车型车载充电机有2kW、3.3kW、6.6kW几种,充电倍率基本都在0.5C以下。

这里有必要科普一下充放电倍率,通常定义1小时把电池充满电为1C的倍率充电,如果以2C的倍率充电,则0.5小时即可把电池充满。

2、直流快充桩

特斯拉是大家所熟知的,它运营建设的特斯拉超级充电桩充电速度有目共睹。

而现在特斯拉推出了速度更快的充电桩,在上海金桥超级充电站是国内首座V3超级充电桩,目前已经对外开放。

相比于V2充电桩,V3充电桩拥有更快的充电速度、更轻的液冷充电线,及多车充电不分流等多重优势。

单看技术指标,V3超级充电桩可以支持最高250kW的峰值充电功率,它的性能相比于V2的120kW超级充电桩提升一倍多。

V3充电桩运用全新架构和电力电子元器件,可以让电池以其能承受的最大功率进行充电。以Model 3长续航版为例,在峰值功率状况下,5分钟所充电量可行驶约100公里,理想状态下用户平均充电时间约可减少50%。

值得一提的是,在使用V3充电桩的情况下,邻近车辆同时进行充电时也不会出现充电分流的情况,可以最大化提升充电效率。

还有比特斯拉更厉害的嘛,当然有!保时捷Taycan的800伏快充系统支持最高350kW的充电功率,在欧洲保时捷充电服务体系下的IONITY高速充电站(该充电桩最高充电功率可达350kW)充电,且处于最佳状态时(电池温度为30°C-35°C,初始充电状态5%),仅需5分钟即可为车辆增加100km多续航里程。

它实现的原理也很简单,充电功率是由充电电流乘以充电电压,所以如果想要提高充电效率,要么提高电流,要么提高电压。提高充电电流对充电线缆有很高的要求,保时捷选择了提高电压,同时代价是也需要更大空间来安装更大的高电压零部件,成本也不低。

整个系统包括一个FlexBoxes和充电桩,其中FlexBoxes由一个工作电压高达36kV交流转直流的变压器,以及一套电极制冷系统组成。

FlexBoxes的尺寸并不是很大,其长宽高分别为1200/1200/1300mm,可以在远离充电桩100米的地方进行堆叠安装,而像变压器、冷却系统这样没有必要接触的设备,集成在FlexBoxes内部。

需要注意的是,并不是充电桩功率有多高,电动车充电就有多快,还得看车辆本身支持适配的功率。目前自主品牌乘用车直流充电最快的基本也就是在50-60kW,像比较好的蔚来ES8、ES6、比亚迪唐EV、广汽新能源的Aion LX充电功率也只是在80-100kW,所以充电桩功率再大,电动车本身不支持还是没戏。或许你会发现充电速度快的车型大多是偏高端的,这也确实是现状。

不过现阶段国内的电动车多数按照1C标准来设计,所以一款电池电量不那么大的车型,它的最终充电时间和电池电量大的是相差无几的,所以也就不必过分在意。

无线充电:瓶颈难破,普及渺茫

无线充电可以说越来越普及了,从手机到耳机甚至牙刷都能够实现无线充电,电动车如果实现无线充电可以摆脱线缆的束缚,不用再插拔笨重的充电枪,即停即充。

要知道在智能化越来越高的今天,能自动绝不手动,不过电动车的无线充电怎么好像不见普及,悄无声息的样子。

实际上,无线充电已经有车企推出,宝马曾在2018款5系插电式混合动力车型上推出过车辆无线充电的选装包,这套无线充电系统包含停车辅助系统,驾驶者可以根据车内仪表上的辅助线进行停车,当到达感应底座正确停车位置时会出现相应提示。

这个充电系统对停车位置的宽容度并不高,纵向支持最多偏差7厘米,横向最多偏差14cm,可以提供3.2kW的无线充电功率,相当于普通交流慢充充电桩的功率,以宝马530Le 9.4kWh的电池组计算,充满电的时间约为3个小时。

奥迪也曾经发布过这样的无线充电技术,不过奥迪则是让发射线圈的充电垫自动升降,目的是提高线圈耦合效率,它的无线充电功率为3.6kW

这项技术的原理并不复杂,无论是手机的无线充电还是车辆的无线充电,它们最基本的原理都是一致的。充电器与用电装置之间不用电线连接,通过电磁场传送能量。目前主流的无线充电主要有电磁感应式、磁场共振式,手机和车辆上主要应用的是前两种方式。

不过采用感应式充电技术有一个缺点:发射线圈和接收线圈对位置的要求比较高,线圈耦合对失调性非常敏感,位置对不齐就会让充电效率大大降低甚至无法传递电流。

这对于应用在车辆上也就更不好把握了,如何保证每次充电,车辆都能停在精准的位置上,而不用为了充电来来回回挪车这是需要解决的。

相比感应式充电,采用磁场共振式技术对两个线圈的位置要求就相对低一些了。简单来说,就是发射线圈和接收线圈只要具有相同的共振频率,就能够传递电能。从技术的角度来说,它为动态充电也提供可能,在道路内铺设发射线圈,车辆可以边开边充电。

既然已经可以实车搭载,那么为什么离我们还是那么远,其实还是逃不过一个“贵”字。无论是感应式充电还是磁场共振式充电,它的充电功率都比较低基本在3-10kW左右,这和现阶段交流慢充桩的充电功率相似。而且由于线圈耦合受到距离的影响,充电传输效率基本在80%-90%之间。

充电慢还不是重点,最重要的是它的设备费用高昂,它的价格是普通慢充桩的5-6倍,注定只能是土豪的装备。

反向充电:关键时刻重要的功能

在早期,两个手机通过OTG线实现了最基础的反向充电,而现在无线充电的加入两台手机不需要通过线束就能实现反充。

同样道理,电动车的电池容量如此大,作为一个充电宝对外输出电能也是可以的。目前支持外放电功能的车并不多,只有比亚迪、北汽等等少数几家。

比亚迪是通过双向逆变充放电技术,将驱动电机、车载充电器、直流充电器三个功能于一身,逆变器集成在控制器内。把交流电(电网、家庭用电)转为直流电可以为车内电池充电,还可以把电池组的直流电逆变为交流电实现对外放电,它可以维持3.3kW/220V的交流放电,对于野外郊区需要用电来说是非常便利的。

既然可以对外放电,那么给其它电动车反向充电也是可以的,只不过3.3kW的输出功率对电动车充电来说会比较久。

比亚迪的插电式混合动力车型同样配备这项功能,并且可以怠速发电,车辆控制系统智能控制发动机向电池进行充电,只要车辆有油就不愁没电。

科技不分领域

可以说消费电子的进步倒逼着电池技术的进步,从镍镉电池到锂离子电池,从圆柱电池到薄膜电池,消费电子的进步也同时带动着整个电池技术的进步。

同样作为电能消耗大户,电动车对电能的要求更加高,对比电动车诞生初期,从镍氢电池到磷酸铁锂电池再到三元锂电池,电池容量、电池技术的进步是有目共睹的,充电技术同样如此。

科技不分领域不分家,新技术一旦出现,相关行业也会快步跟上。不过新技术并不是无缝套用,对于电动车来说目前还是传统的直流快充桩实在。

声明:本文由太平洋号作者撰写,观点仅代表个人,不代表太平洋汽车。文中部分图片来自于网络,感谢原作者。
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