充電速度要多快,才夠快?
FE電動方程式作為頂級賽事給出的答案是——15C。
從今年開始,FE電動方程式賽事規則中也加入了一個好玩的環節,就是進站快充(Pit Boost)。
所有車手在比賽過程中必須在維修區進站停留一次,進行時長為30秒的充電補能。
整個補能過程充電功率可達600kW,能為車輛補充約10%(3.85度)的電量。
猛一看,600kW的充電功率不算什么,但按照全新GEN3 EVO賽車電池可用能量為38.5度來計算,其進站補能時能實現約15C的極高充電倍率。
理論上完全充滿這塊電池,僅需4分鐘。
想要實現如此高的充電倍率,還是得依仗FE方程式賽車使用的一些常規先進技術:
首先是1000V的高壓電氣架構,在600kW功率的充電工況下峰值電流也僅600A,能夠減少能量損耗;
其次是儲能技術,就像市場上的超快充樁也配有儲能柜,可以解決充電樁瞬時大功率需求,從而降低電網負擔;
最后還有電池和熱管理系統,FE賽車電池電芯工作溫度可達57攝氏度,高于這個溫度,BMS才會開始限制功率輸出,以保證賽車的高功率性能輸出。
除了常規之外,FE賽車電池在電池的正極材料上還做了相應調整,通過加入更多的鋁元素,使其具備高能量密度以及快速充電的特性,不過弊端就是相對于傳統電池壽命更差。
很符合那句經典的電影臺詞:“快嗎?羨慕嗎?命換來的。”
高倍率充電,保真嗎?
那么,拋開FE方程式賽車,目前新能源汽車市場高倍率充電體驗又如何?
比如此前火熱的比亞迪兆瓦閃充,其最高充電倍率達到了10C,最大充電功率達 1000kW,最高充電電壓 1000V,最大充電電流 1000A。
以比亞迪漢L為例,官方數據其在1000V充電系統的支持下,1秒補能2km,充電 5 分鐘續航達到407km。
緊隨比亞迪之后,今年4月份寧德時代又推出了第二代神行超充電池,拿出了峰值充電速率接近12C的表現。
其峰值充電功率則超過 1.3 兆瓦,能實現 “1 秒充 2.5 公里”,充電 5 分鐘補充 520 公里續航。
也在今年5月份,欣旺達發布的閃充電池 4.0 中,也包含一款峰值超12C,1分鐘補能150公里的閃充電池——欣星馳2.0。
可以說年初比亞迪開啟兆瓦閃充,拿出了10C高倍率充電電池之后,也就半年不到,市場上已經有三家頭部電池企業跟進10C以上超充電池技術了。
而按照定義,C代表的是充電倍率,充放電倍率=充放電電流/額定容量,比如你電池容量 100Ah ,拿1000A的電流去充,C就是10。
這意味理論上這塊電池在十分之一小時,也就是6分鐘即可充滿電。
但實際情況顯然不是如此,因為車企的各類宣傳中貓膩太多了。
比如目前市場所謂的10C以及以上充電倍率,基本是指這個充電過程中,階段性地達到10C工況,也就是所謂的峰值充電速率。
以比亞迪漢L為例,其10C充電理論范圍實際是指10%-70%這一階段,并非電池從零全程充滿僅需6分鐘。
此前,我們也用過比亞迪漢L在兆瓦閃充上進行過實際充電測試,其電池Soc從20%充至90%用時10分03秒。
累計補充CLTC續航里程418km,峰值功率1003kW,以比亞迪漢L純電83.2度的電池容量計算,共補充了58.24度的電量。
雖然看起來很快,但如果從充電全周期估算其實充電倍率也就5C左右。
極氪官方在去年曾發布過一個標準的5C充電視頻,顯示極氪009光輝版在極氪V3極充樁上從10%-80%充電補能時間也僅為11分半,續航里程增加了超過500km,算下來補充電量甚至達到75.6度。
當然,電池Soc從20%充至90%和從10%充至80%,不同充電區間電池補能的情況是不同的。
電池Soc越高,在涓流充電效應下充電功率也越小,由于兩種充電測試面臨的難度有差異,不能直接做對比,但也能間接看出來目前所謂10C充電其實并沒有對真正的5C充電形成代際性差異。
車企和電池廠所謂的10C充電,更多還是宣傳數字上對我們更具吸引力,核心在于“峰值”,就像一個人跳高能摸到2.5米,但不能代表他身高2.5米。
也有點像是此前一段時間車企喜歡宣傳的發動機熱效率,但發動機某一工況下的熱效率高并不直接決定這臺車是否真省油。
當然,我們不是要為充電速度提升唱反調,更快速的充電技術是車企技術水平的體現。
畢竟如果10C的充電倍率實際平均充電速度能達到全程5C的水平,對比一些車企在宣傳上是5C充電,實際平均充電速度也就3C的水平,還是進步了一個世紀(參數丨圖片)。
充電倍率的天花板在哪?
即便是真10C充電,與5C看似區別很大,但實際換算到時間也就相差6分鐘,而與6C充電倍率相比,就相差4分鐘。
這種充電時間的縮短目前對于大家的體驗提升已經很不明顯了,反而因為需要更高倍率的充電能力,車企和車主在樁端、車端卻要付出高得多的成本。
比如在樁端,5C超充樁的建設成本已經是普通2C、3C超充樁的兩三倍,而10C超充樁還需要配置大型儲能設施以及高效的液冷散熱等輔助系統,建設成本大概是普通超充站的五六倍。
關鍵在于如此高成本建設的高功率充電樁并不是所有電動車都適配,如果車端電池能力達不到,受限于電壓、電流,即便是支持10C充電的超充樁,車端也可能僅僅是3C的充電表現。
如果要提升車端充電能力,同樣需要增加成本。
比如支持5C快充的電池包成本較普通電池要高20%-30%。
而支持 10C 超快充的電池,為了滿足快充要求,需要對電池的電極材料、電解質等進行特殊處理,還要配備更高性能的電池管理系統和散熱系統,其成本遠高于普通充電倍率的電池。
此外,對于車端的電池來說,成本、能量密度、充電速度、循環壽命等維度基本是一個相互權衡取舍的關系。
比如目前高倍率電池基本是磷酸鐵鋰電池,充電速度是提升了,但由于能量密度較低,想要同樣的續航里程電池包就要比三元鋰電池更大、更重,對于整車動態、有效載荷都有影響。
以及,還有高功率充電帶來的損耗問題,充電損耗本質是電化學與熱力學失衡的產物,充電速度越來越快,熱損耗導致的能量浪費就越多。
輸入能量轉化為熱量散失以后,對于我們來說就是明明樁端充了100度電,自己也付了100度的電價,但實際車端補充的能量卻要打上折扣,顯然不是一個好體驗。
總的來說,對于純電車來說充電速度固然越快越好,但是純電動車的整體用車體驗卻是一個綜合性指標。
在滿足充電速度的前提下,也能實現成本、能量密度、循環壽命各方面平衡顯然會是最優解,否則就像是只在圍場里表演的FE方程式了。
當然技術也是不斷向前發展的,或許當下純電車在充電速度、能量密度、成本等方面相互制約的難題有一天也會迎刃而解,屆時純電車充電補能體驗也真的和燃油車加油沒什么區別了。
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