純電動汽車怎麼充電?究竟誰才是未來自流?

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隨著新能源汽車越來越流行,也讓越來越多的消費者意識到電動汽車固有的缺陷。充電時間長,續航距離短。在現有的技術條件下,要改變里程短的問題,只能攜帶更多的電池容量,但成本的增加與電池壽命的增加並不成正比,因為運輸動力電池本身消耗了大量的電能。因此,解決充電時間問題似乎更為現實。

對於電動汽車而言,其充電裝置有很多種類。但是大體上可以分為兩大類,即:車載充電裝置和非車載充電裝置。從而我們可以將電動汽車的充電方式分為以下五種。

第一種就是常規的充電方式。這種充電方式是採用恒壓、恒流的傳統充電方式對電動汽車進行充電。這種方式的充電電流十分有限,只有大約15A左右。通常情況下充電時間比較久。相應的充電器的工作和安裝成本比較低,簡單易操作。這種充電方式普遍用在電動汽車家用充電設備和小型充電站上。由於在充電時只需要將車載充電頭插到停車場或者家用的電源插座上,因此,充電過程一般由客戶自己獨立完成。

第二種充電方式是快速充電。這種充電方式是以150到400A的大電流在短時間內為蓄電池完成充電。相對於常規的充電而言,成本要高。所以快速充電又被稱之為迅速充電或者是應急充電。其目的就是保證電動汽車在短時間快速充滿電。這個時間通常與燃油車加油的時間是近似的。一般多用在大型充電站。

第三種方式是無線充電。這種充電方式的原理就像在車里使用移動電話,將電能轉化成一種特殊的雷射或者是微波束,在車頂安裝一個專用的天線接收即可。

第四種充電方式就是更換電池充電技術。這種技術主要是在蓄電池電量耗盡時,用充滿電的電池替換下已經耗盡點亮的電池,蓄電池回歸服務站。電動汽車只需要跑租借電池即可。

第五種充電方式就是移動式充電方式。這是最理想的充電方式。主要的方式是在汽車巡航的時候就能給汽車充電。客戶就沒必要去尋找充電樁,並花費時間去充電。這種充電方式需要MAC系統。並預先將其埋在一段路下面,即充電區。接觸式和感應式的MAC都可以實行。這種充電方式成本巨大,目前仍處理論研究階段。但是前景十分廣闊。

下面重點分析一下換電模式及無線充電兩種充電方式。

一、換電模式優點

①速度:換電模式最大的優點就是速度,理想情況下,更換電池的時間可以縮短至5分鐘內,基本相當於去加油站加油所花費的時間。

②成本:成本有可能會成為換電模式的優點,首先如果車主只用購買不帶電池的車,後期電池採用租賃模式,那麼購車成本更低;其次正常三元鋰電池可以循環500~1000次左右,折合里程在15萬~30萬公里,很多車主沒用到這麼多里程就賣車了,換電模式可以充分利用到每塊電池的壽命;再者當達到一定規模時,換電模式的經營成本可能遠低於自己去快充的成本。

二、換電模式遇到的困難

①電池的標準:由於每家車企的電池標準不同,很難做到完全統一,所以目前的換電模式僅在單一品牌甚至是單一車型中才能做到。比如北汽新能源的很多計程車使用換電模式,還有蔚來ES8的換電服務。想要統一所有純電動車企的電池尺寸、標準是一件非常困難的事情,甚至有的車企明確表示不會考慮換電服務,比如小鵬汽車。

②安全性:由於電池組在車重中的占比較大,如果採用可拆卸的電池包,勢必要對整車的車身結構重新進行設計。另外,為了做到快速拆卸,而電池組又重達數百公斤,這對於固定電池的機械結構提出了很高的要求,如果行駛過程中發生電池脫落,非常危險。

③場地成本:目前蔚來、北汽、時光等支持換電模式的車企,大都採用一個數十平米的活動板房作為作業場地。蔚來的換電站一次最多只能換5輛車,並且每次只能為1輛車換電,車主在換電時不能待在車內,服務體驗不佳。

對於換電需求比較頻繁的往往都是鬧市區,土地成本高昂,想要擴大換電站規模需要巨大的成本投入。之前也有過利用現有加油站場地的設想,但是電氣安全和油氣安全的衝突最終讓該設想擱淺。

④電池成本:為了同時保證車輛的電池和備用的電池需求,採取換電模式需要對於電池數量做出冗餘考慮。目前平均的電池冗餘率為50%,也就是每2輛純電動車上路行駛,換電站要額外自備一塊新電池,前期的電池成本投入也非常高昂。

⑤電池所有權問題:目前純電動汽車的新能源補貼與電池密切相關,採取「一車一電」的模式。如果電池所有權屬於個人,那麼新車主勢必不願意去換電,因為會有很大概率換到舊電池,那麼換電的模式就無法循環;如果電池所有權屬於車企,個人不買電池,那麼在申請新能源補貼時會遇到阻礙。

目前北汽新能源的做法比較值得借鑒,車主在購完整車(含電池)之後,再由北汽成立的電池管理公司進行電池回購。這樣既符合新能源補貼政策的要求,又能夠將電池的所有權歸為電池服務企業。

三、無線充電優點

①便捷:無線充電相比較傳統的充電樁充電更加方便,車主只需要將車停在指定區域,無需再使用充電槍,省時省力。

②利用率:無線充電不會出現豎起的充電樁,對於地面上部的空間利用率更高。如果是採用磁場共振原理的無線充電,可以做到同時一對多充電。另外,動態無線充電技術成熟後,邊開車邊充電可以極大地降低充電的時間成本。

四、無線充電優點

①輻射安全性:盡管目前還沒有明確的結論表明電磁輻射對於人體的危害程度,但是無線充電的功率很高,強大的電磁輻射會造成民眾的恐慌情緒。另外,孕婦、嬰兒、老人等特殊群體可能會非常排斥強大的電磁輻射。

②充電效率:使用過手機無線充電的朋友一定會發現,它在充電速度上遠遠落後於有線快充。畢竟電能在介質中傳輸時會產生大量的損耗,長此以往,積累下的電能損耗不容忽視。

③電網負載:其實快充充電樁對於電網的擾動已經比較明顯,一個快充充電樁可能會達到50kW的功率,100個充電樁同時工作的功率就相當於一棟30層辦公樓的中央空調功率。而無線充電本身會有損耗,如果要達到快充同樣的效果,所需要的功率會大出至少30%,對於電網的負載壓力很大。

每一種充電方式都有自己的優勢及困難點,你覺得未來哪一種充電方式才是未來主流?

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