充電太費時,為什麼電動車不能像玩具車一樣,沒電了直接換電池?

汽油車要1塊錢左右一公里,但電動車只要兩三毛,這樣的用車成本的確讓很多人心動。但去加油站加油10分鐘能搞定,而電動車充電卻不知道要等到幾時。一想到這裡,很多人對於電動車又敬而遠之了。平時上班就罷了,晚上可以停在車庫裡充一夜;但如果外出跑長途,中途沒電了,找個充電樁慢慢充電,誰有那麼多時間啊?

充電太費時,為什麼電動車不能像玩具車一樣,沒電了直接換電池?

其實目前電動車的續航里程已經完全夠用,普遍能達到四五百公里,和燃油車加滿一箱油也差不多。但電動車最致命的是充電慢。這也是電動車雖然很早就誕生了,但一直不被接受的原因。

近幾年隨著國家強制推行新能源汽車,甚至定下燃油車的退出時間表,所以各大車企硬著頭皮也要上。雖然沒有解決“充電慢”的頑疾,但通過增加電池容量,在一定程度上緩解了行駛里程上的焦慮。

充電太費時,為什麼電動車不能像玩具車一樣,沒電了直接換電池?

一般來說,縮短電動車充電時間的方法無非有三種:優化電池的充電速度、直接更換電池,以及使用快充技術。

想要優化電池的充電速度,就必須開發新的電極材料,但目前新型的電極材料還處在實驗室階段,離投入市場使用還有一段時間。而且目前電池廠家把主要精力都放在增加能量密度和電池穩定性上,畢竟保證車輛不要動不動自燃,才是生存的最低標準。

直接更換電池是我小時候就知道的方法——我的電動小汽車跑不動了,就去買兩節電池換上,立馬元氣滿滿。對於電動汽車,快要沒電了,就跑到電池站,把舊電池拿下來,直接裝上充滿電的新電池,舊電池他們可以拿去慢慢充電。但據專家說,這種方式需要設計通用的電池組和相應的接口,由於各個汽車廠家架構不同,做到通用一時難以實現。

充電太費時,為什麼電動車不能像玩具車一樣,沒電了直接換電池?

所以就目前的條件,只有“快充技術”才能在短時間內為量產電動車解決充電慢的問題。

現在我們所謂的快充,一般都默認為高壓直流充電,比如常見的60kW直流快充充電樁,如果要為電池容量是60kWh的電動車充電,充滿至少要一個小時。可見,要想縮短充電時間,就需要提高充電樁功率。高中物理老師說過,功率=電壓X電流;所以,想要提高功率,要麼增大電流,要麼增大電壓。

比如,用350kW的充電樁給60kWh的電動車充電,那麼10分鐘就可以充滿。但問題是,如果電壓只有380V,那麼充電電流將達到921A。大電流就必然要更粗的充電線纜,如果是921A的電流,那麼充電線纜截面積將達到100平方毫米,這麼粗的充電線纜,將導致車主抱不動充電槍,顯然是不切實際的。

充電太費時,為什麼電動車不能像玩具車一樣,沒電了直接換電池?

既然提高電流不可取,那麼只好去提升電壓。所以在國家標準GB/T20234.3-2015《電動汽車傳導充電用連接裝置第3部分:直流充電接口》就規定:直流充電接口的額定電壓為750V/1000V。比如充電樁輸出電壓是1000V,電流是250A(國標推薦最大充電電流),那麼充電功率可以達到250kW,如果為60kWh的電動車充電,14分鐘左右即可完成。

充電太費時,為什麼電動車不能像玩具車一樣,沒電了直接換電池?

但高壓充電也面臨一個問題,那就是充電系統的散熱性能一定要好,因為在電網交流電變成高壓直流電的過程中,會有一部分電能轉化成熱能,從而產生高溫。於是很多充電樁廠家會普遍採用功率芯片減少能量損耗,而且在充電線纜中加入冷卻液管路進行散熱。對於高壓充電,一旦冷卻系統失效,後果將不堪設想。所以“國家電力企業聯合會”就此規定了直流快充技術的指標:充電電壓1000V的,不帶冷卻系統的,最大電流120A,最大功率120kW;帶冷卻系統的,最大電流500A,最大功率500kW。

充電太費時,為什麼電動車不能像玩具車一樣,沒電了直接換電池?

即便大功率充電技術成熟運用,也不可能全部採用這種快充的方式,因為高功率快充充電樁的密佈,對國家電網的壓力非常大,尤其在大城市的用電高峰期,國家電網將難以承受。所以日常使用還是要以夜間的慢充為主,只有在跑長途,急需要補充電量時,才偶爾採用快充。


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