亮亮说车|但为什么这么难破?,充电速度是电动汽车高级感的重要评价指标( 二 )
1997年是值得大家记住的日子 , 这一年 , 日产推出了全球第一辆使用锂离子电池的电动车PrairieJoyEV 。 这款车开创性的圆柱体锂电池 , 续航里程也达到了200公里 , 而且有在北极极寒地区连续在服役6年无故障的记录 。
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▲1997年日产汽车推出了全球第一辆使用锂离子电池的电动车-PrairieJoyEV , 它的动力电池是与当时十分强盛的索尼合作开发
PrairieJoyEV的锂电池相比传统的铅酸蓄电池具有快速充电的能力 , 最大充电电流可以达到为1~1.5C , 搭载的锂电池容量大概为30kwh , 按电池电压300V计算 , 最大电流可以达到150A , 理论上不到1h就可以把电池充满电 。 可以说正是有这款车的推动 , 车用锂电池的落地又向前发展了一大步 。
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▲充电倍率是指多长时间充满电 , 时间基准是一个小时 , 单位是''c''
车用锂电池技术经过20年的多元化发展 , 出现了磷酸铁锂、锰酸锂和三元锂材料等多种锂电池正极材料 , 但是出于安全性 , 成本 , 寿命和能量密度等因素综合考虑 , 大量电动车都选择了磷酸铁锂电池和三元锂电池这2大阵营 。
从当下的充电速度看 , 这两种电池在快充(1.6C)及以下模式下 , 不会有明显的充电速度差异 。 只有充电电流达到10C以上时 , 三元锂电池才会有明显的充电速度优势 。
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▲在10C以下充电时 , 两者的恒流容量比无明显差距 , 10C以上倍率充电时 , 磷酸铁锂电池恒流容量比例迅速降低 , 充电效率迅速降低
为了进一步提升充电速度 , 寻找完美的电极材料一直没有停下脚步 。 近些年一直有各种厉害的正极材料出现 , 比如2016年的时候 , 美国加州大学河滨分校的研究人员就开发出了新型硅阳极锂电池 , 这种阳极采用了石墨烯薄片+柱状碳纳米管的锥结构的架构 , 可以让充电速度快16倍左右 。
充电设备成为新的制约关键
虽然电池技术有了不错的进步 , 但直到现在依然被充电慢的问题所困扰 。 这是因为充电速度除了与电池材料有关 , 还有受到了充电设备功率的制约 。
一直以来电动车充电设备的发展无法满足电动车充电速度的需求 , 直到现在人们依然会觉得充电速度还是好慢 。 这大致是因为车载充电机的功率实在太小了 , 即使是现在主流的3.3kW充电功率 , 使用交流充电桩也仍然需要10个小时左右才能充满电 。
特斯拉ModelS的车载充电机采用了PFC+隔离DC-DC充电升压技术 , 将车载充电机充电功率提高了22kW , 给配置的100kWh的电池充满电 , 最快仍要需要4-5h 。
特斯拉做到如此程度 , 就足够羡煞旁人了 。 但是想要充电速度更快一些 , 就需要祭出快充神器-直流充电桩 。
直流充电桩是非车载充电机 , 它可以直接输出直流电给车载电池充电 , 充电功率一般为30-60kW , 充电功率大幅提升 , 充电速度更快 , 一般只需要1-2h就可以充满电 。
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▲搭载刀片电池的比亚迪汉EV快充模式下 , 电量从30%-80%只需要25分钟
直流充电桩的出现 , 可以极大缓解充电慢的烦恼 。 我们只需要车内休息片刻 , 就又可以整装待发了
快充之路慢慢 , 唯有不停探索
直流充电桩会根据电池系统所能承受的最大充电电流 , 自动为动力电池匹配最高效的充电功率 。 为了实现超快充电 , 大功率的直流充电桩的技术就显得极为关键 。
给用户带来便捷充电的体验和提升品牌竞争力 , 早在2014年特斯拉开始在中国布局超级充电桩业务了 , 并计划2020年在中国继续新增4000以上超级充电桩 , 但相比Model3今年上半年的中国销量已经突破4.5万辆 , 充电桩的建设速度还无法汽车的增长速度相匹配 。
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