充電5分鐘多跑100km,反向充電....盤點電動車黑科技

上週小米發佈了全新數字系列旗艦手機小米10和小米10 Pro,它的性能可以說是相當的強大,對於性能至上的安卓粉來說這完全能滿足需求。


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除了優異的性能和出色的相機外,小米10系列支持有線、無線、反充三重快充,小米10 Pro更是配置了50W極速閃充+30W無線閃充+10W無線反充 。


這是什麼概念,以蘋果手機為例,過去幾年iPhone的電池容量一直在增加卻只配備5W充電器,直到去年才給配上18W“快充”,兩者相比高低立現吧。


手機的充電形式和充電速度可以說一直在進步和革新,同樣帶有科技屬性的電動車,其實在充電速度和充電形式上也在進步。


快充技術:最容易也是最便宜的補能方式


在諾基亞時代,手機換電是多麼正常的一件事,手機沒電了可以拆下來換一塊電池繼續使用,另一塊電池使用"萬能充"進行充電。


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但是進入大屏時代後,電池容量在增加,手機也越來越輕薄,並且還往防水密封方向發展,換電顯然是阻礙了一體化的進程,淘汰也就是必然了。


電池不斷增大,還不支持換電,這時候快充技術就被倒逼出現了。“充電5分鐘,通話2小時”也成了廣而告之。


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反觀電動車,發展換電模式還是主攻快充技術曾經也讓不少廠家糾結著,作為電動車的領頭羊特斯拉曾經也採用過換電,但是很快就不了了之了。


放棄的原因很簡單,換電站的建設和運營成本遠高於其它補能方式,並且需要承擔換下來的電池損耗,與車主之間的電池折舊處理也會存在很多糾紛,還是乖乖發展快充技術吧。


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國內採用換電的廠商並不多,在商用領域採用大規模換電的只有北汽運營的出租車和力帆的共享電動車。


基於出租車和共享電動車的高流轉需求,這樣的模式還是很適合電動出租車行業的。


面向個人用戶的只有蔚來汽車採用了換電模式,但是大規模的換電站建設成本高昂,並且利用率有限,嚴重拖累了蔚來汽車。


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目前,電動車普遍提供快充和慢充兩種充電方式,這也是比較常規的充電方式。


1、交流慢充樁


慢充交流樁基本只適合家庭或單位用戶自行安裝的個人樁,它的充電功率較低,對電網負荷比較小,但是它的充電速度就相當慢了。


並且充電功率還取決於車載充電機功率,主流車型車載充電機有2kW、3.3kW、6.6kW幾種,充電倍率基本都在0.5C以下。


這裡有必要科普一下充放電倍率,通常定義1小時把電池充滿電為1C的倍率充電,如果以2C的倍率充電,則0.5小時即可把電池充滿。


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2、直流快充樁


特斯拉是大家所熟知的,它運營建設的特斯拉超級充電樁充電速度有目共睹。


而現在特斯拉推出了速度更快的充電樁,在上海金橋超級充電站是國內首座V3超級充電樁,目前已經對外開放。


相比於V2充電樁,V3充電樁擁有更快的充電速度、更輕的液冷充電線,及多車充電不分流等多重優勢。


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單看技術指標,V3超級充電樁可以支持最高250kW的峰值充電功率,它的性能相比於V2的120kW超級充電樁提升一倍多。


V3充電樁運用全新架構和電力電子元器件,可以讓電池以其能承受的最大功率進行充電。以Model 3長續航版為例,在峰值功率狀況下,5分鐘所充電量可行駛約100公里,理想狀態下用戶平均充電時間約可減少50%。


值得一提的是,在使用V3充電樁的情況下,鄰近車輛同時進行充電時也不會出現充電分流的情況,可以最大化提升充電效率。


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還有比特斯拉更厲害的嘛,當然有!保時捷Taycan的800伏快充系統支持最高350kW的充電功率,在歐洲保時捷充電服務體系下的IONITY高速充電站(該充電樁最高充電功率可達350kW)充電,且處於最佳狀態時(電池溫度為30°C-35°C,初始充電狀態5%),僅需5分鐘即可為車輛增加100km多續航里程。


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它實現的原理也很簡單,充電功率是由充電電流乘以充電電壓,所以如果想要提高充電效率,要麼提高電流,要麼提高電壓。提高充電電流對充電線纜有很高的要求,保時捷選擇了提高電壓,同時代價是也需要更大空間來安裝更大的高電壓零部件,成本也不低。


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整個系統包括一個FlexBoxes和充電樁,其中FlexBoxes由一個工作電壓高達36kV交流轉直流的變壓器,以及一套電極製冷系統組成。


FlexBoxes的尺寸並不是很大,其長寬高分別為1200/1200/1300mm,可以在遠離充電樁100米的地方進行堆疊安裝,而像變壓器、冷卻系統這樣沒有必要接觸的設備,集成在FlexBoxes內部。


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需要注意的是,並不是充電樁功率有多高,電動車充電就有多快,還得看車輛本身支持適配的功率。目前自主品牌乘用車直流充電最快的基本也就是在50-60kW,像比較好的蔚來ES8、ES6、比亞迪唐EV、廣汽新能源的Aion LX充電功率也只是在80-100kW,所以充電樁功率再大,電動車本身不支持還是沒戲。或許你會發現充電速度快的車型大多是偏高端的,這也確實是現狀。


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不過現階段國內的電動車多數按照1C標準來設計,所以一款電池電量不那麼大的車型,它的最終充電時間和電池電量大的是相差無幾的,所以也就不必過分在意。


無線充電:瓶頸難破,普及渺茫


無線充電可以說越來越普及了,從手機到耳機甚至牙刷都能夠實現無線充電,電動車如果實現無線充電可以擺脫線纜的束縛,不用再插拔笨重的充電槍,即停即充。


要知道在智能化越來越高的今天,能自動絕不手動,不過電動車的無線充電怎麼好像不見普及,悄無聲息的樣子。


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實際上,無線充電已經有車企推出,寶馬曾在2018款5系插電式混合動力車型上推出過車輛無線充電的選裝包,這套無線充電系統包含停車輔助系統,駕駛者可以根據車內儀表上的輔助線進行停車,當到達感應底座正確停車位置時會出現相應提示。


這個充電系統對停車位置的寬容度並不高,縱向支持最多偏差7釐米,橫向最多偏差14cm,可以提供3.2kW的無線充電功率,相當於普通交流慢充充電樁的功率,以寶馬530Le 9.4kWh的電池組計算,充滿電的時間約為3個小時。


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奧迪也曾經發布過這樣的無線充電技術,不過奧迪則是讓發射線圈的充電墊自動升降,目的是提高線圈耦合效率,它的無線充電功率為3.6kW。


這項技術的原理並不複雜,無論是手機的無線充電還是車輛的無線充電,它們最基本的原理都是一致的。充電器與用電裝置之間不用電線連接,通過電磁場傳送能量。目前主流的無線充電主要有電磁感應式、磁場共振式,手機和車輛上主要應用的是前兩種方式。


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不過採用感應式充電技術有一個缺點:發射線圈和接收線圈對位置的要求比較高,線圈耦合對失調性非常敏感,位置對不齊就會讓充電效率大大降低甚至無法傳遞電流。


這對於應用在車輛上也就更不好把握了,如何保證每次充電,車輛都能停在精準的位置上,而不用為了充電來來回回挪車這是需要解決的。


相比感應式充電,採用磁場共振式技術對兩個線圈的位置要求就相對低一些了。簡單來說,就是發射線圈和接收線圈只要具有相同的共振頻率,就能夠傳遞電能。從技術的角度來說,它為動態充電也提供可能,在道路內鋪設發射線圈,車輛可以邊開邊充電。


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既然已經可以實車搭載,那麼為什麼離我們還是那麼遠,其實還是逃不過一個“貴”字。無論是感應式充電還是磁場共振式充電,它的充電功率都比較低基本在3-10kW左右,這和現階段交流慢充樁的充電功率相似。而且由於線圈耦合受到距離的影響,充電傳輸效率基本在80%-90%之間。


充電慢還不是重點,最重要的是它的設備費用高昂,它的價格是普通慢充樁的5-6倍,註定只能是土豪的裝備。


反向充電:關鍵時刻重要的功能


在早期,兩個手機通過OTG線實現了最基礎的反向充電,而現在無線充電的加入兩臺手機不需要通過線束就能實現反充。


同樣道理,電動車的電池容量如此大,作為一個充電寶對外輸出電能也是可以的。目前支持外放電功能的車並不多,只有比亞迪、北汽等等少數幾家。


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比亞迪是通過雙向逆變充放電技術,將驅動電機、車載充電器、直流充電器三個功能於一身,逆變器集成在控制器內。把交流電(電網、家庭用電)轉為直流電可以為車內電池充電,還可以把電池組的直流電逆變為交流電實現對外放電,它可以維持3.3kW/220V的交流放電,對於野外郊區需要用電來說是非常便利的。


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既然可以對外放電,那麼給其它電動車反向充電也是可以的,只不過3.3kW的輸出功率對電動車充電來說會比較久。


比亞迪的插電式混合動力車型同樣配備這項功能,並且可以怠速發電,車輛控制系統智能控制發動機向電池進行充電,只要車輛有油就不愁沒電。


科技不分領域


可以說消費電子的進步倒逼著電池技術的進步,從鎳鎘電池到鋰離子電池,從圓柱電池到薄膜電池,消費電子的進步也同時帶動著整個電池技術的進步。


同樣作為電能消耗大戶,電動車對電能的要求更加高,對比電動車誕生初期,從鎳氫電池到磷酸鐵鋰電池再到三元鋰電池,電池容量、電池技術的進步是有目共睹的,充電技術同樣如此。


科技不分領域不分家,新技術一旦出現,相關行業也會快步跟上。不過新技術並不是無縫套用,對於電動車來說目前還是傳統的直流快充樁實在。


最後,你還希望在電動車上實現什麼目前沒有的功能?歡迎在文章留言區討論。



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