影響純電動(dòng)汽車（BEV）普及的因素，除了動(dòng)力電池的價(jià)格，另外一個(gè)因素就是充電時(shí)間。直流（DC）快充是減少充電時(shí)間的重要手段，例如50kW或120kW的直流充電樁，可以在一定程度上緩減里程焦慮。

下圖是采用ABB 50kW DCFC給2015款日產(chǎn)聆風(fēng)（Nissan Leaf）BEV充電的曲線圖，這是典型的CCCV充電模式，電池總能量是24kWh，最高DC電流在115A-120A之間，持續(xù)時(shí)間15分鐘多一點(diǎn)，隨后切換到CV模式，繼續(xù)充電20分鐘+，整個(gè)過程耗時(shí)不到40分鐘，比美國能源部制定的Level1&2充電標(biāo)準(zhǔn)的幾個(gè)小時(shí)充電時(shí)間要快很多。

考慮到電池是2P96S，單個(gè)電芯容量約33.1Ah，實(shí)際在2P的并聯(lián)回路中，每個(gè)電芯的平均最高電流不超過60A，單個(gè)電芯大概在2C左右的水平。早在2012年，美國能源部下屬先進(jìn)車輛測(cè)試活動(dòng)規(guī)劃項(xiàng)目（AVTA）在亞利桑那州鳳凰城進(jìn)行了道路測(cè)試，考察了50kW直流快充對(duì)2012款日產(chǎn)聆風(fēng)在實(shí)際使用中對(duì)電池的影響，每天使用兩次快充。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在前3萬英里，50kW直流快充和交流充電對(duì)電池衰減幾乎都沒有影響。3萬英里之后，電池衰減都在1kWh之內(nèi)，不算明顯。

但是在30萬英里之后，可以看到比較明顯的電池容量衰減。相對(duì)于快充對(duì)電池容量的影響，快充對(duì)電池功率輸出能力的影響相對(duì)更大一點(diǎn)，并且在50kW快充過程中，電池平均溫升要比交流充電高2-5攝氏度。

2016年的時(shí)候，寶馬、戴姆勒、福特、大眾、奧迪、保時(shí)捷簽署了諒解備忘錄，在歐洲合作建設(shè)350kW高功率直流充電網(wǎng)絡(luò)，規(guī)劃了大概400個(gè)超快充站點(diǎn)，采用的是CCS標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí)，為了能夠?qū)崿F(xiàn)與燃油車真正進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，美國能源部也開展了關(guān)于更快速的充電研究，功率高達(dá)400kW，或者稱為極速快充（Extreme Fast Charge，XFC)。

下圖簡單對(duì)比了幾種充電方式（假設(shè)電能消耗為0.3kWh/英里，忽略充電效率）。XFC的提出目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)低于10分鐘的充電時(shí)間，同時(shí)整個(gè)電壓一下子提高到800V左右，遠(yuǎn)高于現(xiàn)行的300-400V左右的高壓儲(chǔ)能系統(tǒng)，這對(duì)于電池設(shè)計(jì)又是一個(gè)挑戰(zhàn)。

一方面，為了實(shí)現(xiàn)長續(xù)駛里程（>300英里），要求電芯能量密度增加，通常極片涂敷量增加，或者厚度增加，這對(duì)于快充是不利的。厚度增加，充電時(shí)間也會(huì)相應(yīng)增加，否則會(huì)產(chǎn)生析Li的可能。因此更薄的電極更有利于實(shí)現(xiàn)更快的XFC充電，但是除了不利于實(shí)現(xiàn)高容量，這也會(huì)在一定程度上增加電池成本。

美國能源部的一項(xiàng)研究顯示，專門為快充設(shè)計(jì)的電芯成本比一般的電芯成本高將近90%左右。

另外，XFC快充需要更好的熱管理來配合使用，溫度高于50攝氏度時(shí)，電池衰減有加快的趨勢(shì)，目前電池行業(yè)多采用45攝氏度的數(shù)據(jù)來考察高溫對(duì)電池壽命的影響。高溫還可能帶來電池安全隱患。另外更高電壓的電池系統(tǒng)對(duì)于電氣安全的設(shè)計(jì)也是一個(gè)需要考慮的方面，例如充電過程中電芯的均衡問題，等等。

XFC極速快充的充電需求出現(xiàn)時(shí)，對(duì)于車載儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也需要有一次重新的認(rèn)識(shí)。

返回第一電動(dòng)網(wǎng)首頁 >