【导语】在电动汽车领域,充电速度一直是消费者关注的焦点。FE电动方程式赛事以15C的极高充电倍率引领技术前沿,进站快充成为新看点。与此同时,新能源汽车市场也加速布局高倍率充电技术,比亚迪、宁德时代等企业纷纷推出10C甚至更高倍率的超充电池。然而,高倍率充电(diàn)技(jì)术(shù)的(de)背(bèi)后(hòu),是(shì)成(chéng)本(běn)、能(néng)量(liàng)密(mì)度(dù)、循(xún)环(huán)寿(shòu)命(mìng)等(děng)多(duō)方(fāng)面(miàn)的(de)权(quán)衡(héng)与(yǔ)挑(tiāo)战(zhàn)。本(běn)文将(jiāng)深(shēn)入(rù)探(tàn)讨(tǎo)电(diàn)动(dòng)汽(qì)车(chē)充(chōng)电(diàn)速(sù)度(dù)的(de)提(tí)升(shēng)空(kōng)间(jiān)及(jí)其(qí)面(miàn)临(lín)的(de)综(zōng)合(hé)考(kǎo)量(liàng),为(wèi)您(nín)揭(jiē)示(shì)纯(chún)电(diàn)车(chē)充(chōng)电(diàn)补(bǔ)能(néng)的(de)未(wèi)来(lái)趋(qū)势(shì)。
充(chōng)电(diàn)速(sù)度(dù)要(yào)多(duō)快(kuài),才(cái)够(gòu)快(kuài)?
FE电(diàn)动(dòng)方(fāng)程(chéng)式(shì)作(zuò)为(wèi)顶(dǐng)级(jí)赛(sài)事(shì)给(gěi)出(chū)的(de)答(dá)案(àn)是(shì)——15C。

从(cóng)今(jīn)年(nián)开(kāi)始(shǐ),FE电(diàn)动(dòng)方(fāng)程(chéng)式(shì)赛(sài)事(shì)规(guī)则(zé)中(zhōng)也(yě)加(jiā)入(rù)了(le)一(yī)个(gè)好(hǎo)玩(wán)的(de)环(huán)节(jié),就(jiù)是(shì)进(jìn)站(zhàn)快(kuài)充(chōng)(Pit Boost)。
所(suǒ)有(yǒu)车(chē)手(shǒu)在(zài)比(bǐ)赛(sài)过(guò)程(chéng)中(zhōng)必(bì)须(xū)在(zài)维(wéi)修(xiū)区(qū)进(jìn)站(zhàn)停(tíng)留(liú)一(yī)次(cì),进(jìn)行(xíng)时(shí)长(zhǎng)为(wèi)30秒(miǎo)的(de)充(chōng)电(diàn)补(bǔ)能(néng)。整(zhěng)个(gè)补(bǔ)能(néng)过(guò)程(chéng)充(chōng)电(diàn)功率可达600kW,能为车辆补充约10%(3.85度)的电量。
猛一看,600kW的充电功率不算什么,但按照全新GEN3 EVO赛车电池可用能量为38.5度来计算,其进站补能时能实现约15C的极高充电倍率。
理论上完全充满这块电池,仅需4分钟。
想要实现如此高的充电倍率,还是得依仗FE方程式赛车使用的一些常规先进技术:
首先是1000V的高压电(diàn)气(qì)架(jià)构(gòu),在(zài)600kW功(gōng)率(lǜ)的(de)充(chōng)电(diàn)工(gōng)况(kuàng)下(xià)峰(fēng)值(zhí)电(diàn)流(liú)也(yě)仅(jǐn)600A,能(néng)够(gòu)减(jiǎn)少(shǎo)能(néng)量(liàng)损(sǔn)耗(hào);
其次是储能技术,就像市场上的超快充桩也配有储能柜,可以解决充电桩瞬时大功率需求,从而降低电网负担;
最后还有电池和热管理系统,FE赛车电池电芯工作温度可达57摄氏度,高于这个温度,BMS才会开始限制功率输出,以保证赛车的高功率性能输出。

除了常规之外,FE赛车电池在电池的正极材料上还做了相应调整,通过加入更多的铝元素,使其具备高能量密度以及快速充电的特性,不过弊端就是相对于传统电池寿命更差。
很符合那句经典的电影台词:“快吗?羡慕吗?命换来的。”
高倍率充电,保真吗?
那么,抛开FE方程式赛车,目前新能源汽车市场高倍率充电体验又如何?
比如此前火热的比亚迪兆瓦闪充,其最高充电倍率达到了10C,最大充电功率达 1000kW,最高充电电压 1000V,最大充电电流 1000A。
以比亚迪汉L为例,官方数据其在1000V充电系统的支持下,1秒补能2km,充电 5 分钟续航达到407km。
紧随比亚迪之后,今年4月份宁德时代又推出了第二代神行超充电池,拿出了峰值充(chōng)电(diàn)速(sù)率(lǜ)接(jiē)近(jìn)12C的(de)表(biǎo)现(xiàn)。
其(qí)峰(fēng)值(zhí)充(chōng)电(diàn)功(gōng)率(lǜ)则(zé)超(chāo)过(guò) 1.3 兆(zhào)瓦(wǎ),能(néng)实(shí)现(xiàn) “1 秒(miǎo)充(chōng) 2.5 公(gōng)里”,充电 5 分钟补充 520 公里续航。
也在今年5月份,欣旺达发布的闪充电池 4.0 中,也包含一款峰值超12C,1分钟补能150公里的闪充电池——欣星驰2.0。
可以说年初比亚迪开启兆瓦闪充,拿出了10C高倍率充电电池之后,也就半年不到,市场上已经有三家头部电池企业跟进10C以上超充电池技术了。
而按照定义,C代表的是充电倍率,充放电倍率=充放电电流/额定容量,比如你电池容量 100Ah ,拿1000A的电流去充,C就是10。
这意味理论上这块电池在十分之一小时,也就是6分钟即可充满电。
但实际情况显然不是如此,因为车企的各类宣传中猫腻太多了。
比如目前市场所谓的10C以及以上充电倍率,基本是指这个充电过程中,阶段性地达到10C工况,也就是所谓的峰(fēng)值(zhí)充(chōng)电(diàn)速(sù)率(lǜ)。
以(yǐ)比(bǐ)亚(yà)迪(dí)汉(hàn)L为(wèi)例(lì),其(qí)10C充(chōng)电(diàn)理(lǐ)论(lùn)范(fàn)围(wéi)实(shí)际(jì)是(shì)指(zhǐ)10%-70%这(zhè)一(yī)阶(jiē)段(duàn),并(bìng)非(fēi)电(diàn)池(chí)从(cóng)零(líng)全程(chéng)充(chōng)满(mǎn)仅(jǐn)需(xū)6分(fēn)钟(zhōng)。
此前,我们也用过比亚迪汉L在兆瓦闪充上进行过实际充电测试,其电池Soc从20%充至90%用时10分03秒。
累计补充CLTC续航里程418km,峰值功率1003kW,以比亚迪汉L纯电83.2度的电池容量计算,共补充了58.24度的电量。
虽然看起来很快,但如果从充电全周期估算其实充电倍率也就5C左右。
极氪官方在去年曾发布过一个标准的5C充电视频,显示极氪009光辉版在极氪V3极充桩上从10%-80%充电补能时间也仅为11分半,续航里程增加了超过500km,算下来补充电量甚至达到75.6度。
当然,电池Soc从20%充至90%和从10%充至80%,不同充电区间电池补能的情况是不同的。
电池Soc越高,在涓流充电效应下充电功率也越小,由于两种充电测试面临的难度有差异,不能直接做对比,但也能间接看出来目前所谓10C充电其实并没有对真正的5C充电形成代际性差异。
车(chē)企(qǐ)和(hé)电(diàn)池(chí)厂(chǎng)所(suǒ)谓(wèi)的(de)10C充(chōng)电(diàn),更(gèng)多(duō)还(hái)是(shì)宣(xuān)传(chuán)数(shù)字(zì)上(shàng)对(duì)我(wǒ)们(men)更(gèng)具(jù)吸(xī)引(yǐn)力(lì),核(hé)心(xīn)在(zài)于(yú)“峰(fēng)值(zhí)”,就(jiù)像(xiàng)一(yī)个(gè)人(rén)跳(tiào)高(gāo)能(néng)摸(mō)到(dào)2.5米,但不能代表他身高2.5米。
也有点像是此前一段时间车企喜欢宣传的发动机热效率,但发动机某一工况下的热效率高并不直接决定这台车是否真省油。
当然,我们不是要为充电速度提升唱反调,更快速的充电技术是车企技术水平的体现。毕竟如果10C的充电倍率实际平均充电速度能达到全程5C的水平,对比一些车企在宣传上是5C充电,实际平均充电速度也就3C的水平(píng),还(hái)是(shì)进(jìn)步(bù)了一个世纪。
充电倍率的天花板在哪?
即便是真10C充电,与5C看似区别很大,但实际换算到时间也就相差6分钟,而与6C充电倍率相比,就相差4分钟。
这种充电时间的缩短目前对于大家的体验提升已经很不明显了,反而因为需要更高倍率的充电能力,车企和车主在桩端、车端却要付出高得多的成本。
比如在桩端,5C超充桩的建设成本已经是普通2C、3C超充桩的两三倍,而10C超充桩还需要配置大型储能设施以及高效的液冷散热等辅助系统,建设成本大概是普通超充站的五六倍。
关键在于如此高成本建设的高功率充电桩并不是所有电动车都适配,如果车端电池能力达不到,受限于电压、电流,即便是支持10C充电的超充桩,车端也可能仅仅是3C的充电表现。
如果要提升车端充电能力,同样需要增加成本。
比如支持5C快充的电池包成本较普通电池要高20%-30%。
而支持 10C 超快充的电池,为了满足快充要求,需要对电池的电极材料、电解质等进行特殊处理,还要(yào)配(pèi)备(bèi)更(gèng)高(gāo)性(xìng)能(néng)的(de)电(diàn)池(chí)管(guǎn)理(lǐ)系(xì)统(tǒng)和(hé)散(sàn)热(rè)系(xì)统(tǒng),其(qí)成(chéng)本(běn)远(yuǎn)高(gāo)于(yú)普(pǔ)通(tōng)充(chōng)电(diàn)倍(bèi)率(lǜ)的(de)电(diàn)池(chí)。
此(cǐ)外(wài),对(duì)于(yú)车(chē)端(duān)的(de)电(diàn)池(chí)来(lái)说(shuō),成(chéng)本(běn)、能(néng)量(liàng)密(mì)度(dù)、充(chōng)电(diàn)速(sù)度(dù)、循(xún)环(huán)寿(shòu)命(mìng)等(děng)维(wéi)度(dù)基(jī)本(běn)是(shì)一(yī)个(gè)相(xiāng)互(hù)权(quán)衡(héng)取(qǔ)舍(shě)的(de)关系(xì)。
比(bǐ)如(rú)目(mù)前(qián)高(gāo)倍(bèi)率(lǜ)电(diàn)池(chí)基(jī)本(běn)是(shì)磷(lín)酸(suān)铁(tiě)锂(lǐ)电(diàn)池(chí),充(chōng)电(diàn)速(sù)度(dù)是(shì)提(tí)升(shēng)了(le),但(dàn)由(yóu)于(yú)能(néng)量(liàng)密(mì)度(dù)较(jiào)低(dī),想(xiǎng)要(yào)同(tóng)样(yàng)的(de)续(xù)航(háng)里(lǐ)程(chéng)电(diàn)池(chí)包(bāo)就(jiù)要(yào)比(bǐ)三(sān)元(yuán)锂(lǐ)电(diàn)池(chí)更(gèng)大(dà)、更重,对于整车动态、有效(xiào)载(zài)荷都有影响。
以及,还有高功率充电带来的损耗问题,充电损耗本质是电化学与热力学失衡的产物,充电速度越来越快,热损耗导致的能量浪费就越多。
输入能量转化为热量散失以后,对于我们来说就是明明桩端充了100度电,自己也付了100度的电价,但实际车端补充的能量却要打上折扣,显然不是一个好体验。
写在最后
总的来说,对于纯电车来说充电速度固然越快越好,但是纯电动车的整体用车体验却是一个综合性指标。
在满足充电速度的前提下,也能实现成本、能量密度、循环寿命各方面平衡显然会是最优解,否则就像是只在围场里表演的FE方程式了。
当然技术也是不断向前发展的,或许当下纯电车在充电速度、能量密度、成本等方面相互制约的难题有一天也会迎刃而解,届时纯电车充电补能体验也真的和燃油车加油没什么区别了。
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