電動(dòng)汽車(chē)的用戶千差萬(wàn)別，但大家內(nèi)心的焦慮是相同的——讓人煩心的事兒無(wú)外乎兩件：我的車(chē)還能跑多遠(yuǎn)；到哪兒去充電……今天我們就來(lái)聊聊電動(dòng)車(chē)充電這件煩心事。
根據(jù)中國(guó)電車(chē)充電基礎(chǔ)設(shè)施促進(jìn)聯(lián)盟的數(shù)據(jù)，截至2020年底，全國(guó)充電基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)量累計(jì)為168.1萬(wàn)個(gè)；而到2021年7月，這個(gè)數(shù)據(jù)增加到201.5萬(wàn)，同比增加50.2%。增速顯然是挺猛的。
不過(guò)有人算了一筆賬，到2026年，中國(guó)新能源汽車(chē)的保有量預(yù)計(jì)會(huì)達(dá)到3350萬(wàn)輛，如果按照車(chē)樁比為3:1去估算，屆時(shí)中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)充電樁累計(jì)需求量將超過(guò)1116萬(wàn)個(gè)！供需之間的這個(gè)缺口，也著實(shí)不小。
除了充電樁的數(shù)量，充電的速度也是一個(gè)“槽點(diǎn)”。比如，以一個(gè)功率100 kW的直流充電器為一輛電池容量為60kWh的電動(dòng)汽車(chē)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(chē)，要達(dá)到這個(gè)續(xù)航距離，燃料加注的之間只需3-5分鐘。這種用戶體驗(yàn)上的差距難免會(huì)讓電動(dòng)汽車(chē)廠商不忍直視，但是又無(wú)法漠視。
因此，如何解決電動(dòng)汽車(chē)的“快充”問(wèn)題，也就成了充電樁建設(shè)中的一個(gè)重點(diǎn)課題。
邁進(jìn)“快充”的門(mén)檻
電動(dòng)汽車(chē)的“快充”到底能有多快？為了回答這個(gè)問(wèn)題，我們先來(lái)看看電動(dòng)汽車(chē)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(shí)，來(lái)自電網(wǎng)的交流電通過(guò)交流電插座或充電樁的接口連接到電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)載充電器（OBC）上，由OBC完成AC-DC的轉(zhuǎn)換，再使用這個(gè)直流電壓和電流給動(dòng)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(guò)程，在車(chē)輛外部（通常是充電樁）完成，因此無(wú)需經(jīng)過(guò)OBC就直接可以對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行充電。由于這個(gè)AC-DC轉(zhuǎn)換工作是在車(chē)外進(jìn)行的，因此在空間、成本、重量、熱管理等方面不會(huì)受到太強(qiáng)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(dòng)汽車(chē)快充最重要的賽道。
圖1：電動(dòng)汽車(chē)直流充電和交流充電架構(gòu)比較（圖片來(lái)源：Yole Development）
按照坊間一種比較流行的分級(jí)方式，電動(dòng)汽車(chē)充電可分為三級(jí)：
第一級(jí)：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(jí)：也是交流充電，這是依托于多相240VAC交流充電樁來(lái)充電，充電電流可提升至15A至80A，功率可達(dá)到22kW。
第三級(jí)：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(dòng)力電池充電，功率可以達(dá)到數(shù)百千瓦——比如特斯拉的V3超級(jí)充電樁，就可支持高達(dá)250kW的峰值充電功率，號(hào)稱充電15分鐘可以讓Model 3續(xù)航250公里。目前，常見(jiàn)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(biāo)，高達(dá)400 kW的直流充電也有人在嘗試。
由此可見(jiàn)，達(dá)到了“第三級(jí)”的直流充電，才算得上是邁進(jìn)了電動(dòng)汽車(chē)“快充”的門(mén)檻。
不同的快充標(biāo)準(zhǔn)
不過(guò)，上述這種“三級(jí)”充電的劃分方式，不算嚴(yán)謹(jǐn)。為了能夠讓大家在打造快充基礎(chǔ)設(shè)施（充電樁）時(shí)的步調(diào)能夠一致起來(lái)，各個(gè)行業(yè)組織和領(lǐng)導(dǎo)廠商都在急鑼密鼓地推進(jìn)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的建立。
比如，由國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）制定的IEC 61851電動(dòng)汽車(chē)導(dǎo)電充電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，將電動(dòng)汽車(chē)充電細(xì)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(dá)240kW。
在北美市場(chǎng)，美國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)（SAE）推出了SAE J1772管理標(biāo)準(zhǔn)，它定義了交流1級(jí)、交流2級(jí)、直流1級(jí)和直流2級(jí)四種充電模式。其中直流模式提供200-500V電壓，直流1級(jí)和2級(jí)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(huì)，專門(mén)針對(duì)電動(dòng)車(chē)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(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)（CEC）聯(lián)合開(kāi)發(fā)一個(gè)的超高功率充電標(biāo)準(zhǔn)“ChaoJi”，目標(biāo)直指900kW！
在直流快充領(lǐng)域，還有一個(gè)CCS（Combined Charging System，聯(lián)合充電系統(tǒng)）標(biāo)準(zhǔn)值得關(guān)注。這是由美國(guó)和歐洲的8家車(chē)企共推的標(biāo)準(zhǔn)，旨在將各自為戰(zhàn)、混亂的充電接口統(tǒng)一起來(lái)，因此CCS的思路是在同一個(gè)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(biāo)準(zhǔn)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(dòng)汽車(chē)直流快充標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)，很顯然會(huì)給充電樁的開(kāi)發(fā)提出新的挑戰(zhàn)，這主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是產(chǎn)品和方案的架構(gòu)需要能夠適應(yīng)不同標(biāo)準(zhǔn)、不同功率等級(jí)的要求；二是要有可擴(kuò)展性，能夠跟上標(biāo)準(zhǔn)“升級(jí)”的步伐。也就是說(shuō)，設(shè)計(jì)方案需要有足夠的靈活性。
實(shí)現(xiàn)這種靈活性，模塊化是一種不錯(cuò)的思路。采用模塊化的方式，開(kāi)發(fā)者可以將15kW至75kW（或更高功率）的功率模塊堆疊在一個(gè)充電樁系統(tǒng)中，根據(jù)需要很方便地實(shí)現(xiàn)150V至1000V的電動(dòng)汽車(chē)直流充電應(yīng)用，并根據(jù)不同的電壓和功率進(jìn)行優(yōu)化。
圖2：多個(gè)功率模塊堆疊構(gòu)成高功率電動(dòng)汽車(chē)直流快充系統(tǒng)（圖片來(lái)源：安森美）
比如，安森美就在開(kāi)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(jí)。
圖3：安森美開(kāi)發(fā)的雙向25kW直流充電模塊（圖片來(lái)源：安森美）
總之，隨著電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)的加速發(fā)展，人們對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)直流快充的需求也被快速激活并釋放出來(lái)。什么時(shí)候，電動(dòng)車(chē)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(dòng)汽車(chē)的時(shí)代才算是真正的開(kāi)啟。 |
