电动汽车快速充电,如何快速地为电动汽车充电呢

电动汽车充电主要有交流慢充和直流快充电动汽车快速充电。

要提高充电速度,就要提高直流快充的速度。目前直流快充的速度瓶颈在于电池的化学特性,不同电池材料的充电特性差别很大。

目前主流的电动汽车电池是三元锂电池,电池的材料分为正极材料和负极材料,分别是电池的正负极。一般电池的负极材料都是石墨,注意不是石墨烯。三元锂电池就是指电池正极材料由三种元素组成,一般是镍钴铝。

材料的化学特性和电池的散热等架构决定了电池能够经受的充电速度。

充电速度一般用xC表示,1C表示1小时充满,2C表示半小时充满,3C表示20分钟充满,0.5C表示2小时充满,以此类推。

目前大部分电动汽车的充电速度在1C,即一个小时充满电。

而董明珠入股的银隆公司主要生产钛酸锂电池,钛酸锂电池充电速度可以达到10C,即6分钟充满,但是钛酸锂电池价格特别昂贵,没有在电动汽车行业得到大规模商用,只在电动客车行业有部分应用。

业界一直在努力提高三元锂电池的充电速度,有望达到2C甚至更高,那么充电时间就能缩短一半以上。

如果电池可以快充,还需要充电桩的功率提高才能提高充电速度,目前中国主流的直流充电桩功率在40-60Kw,特斯拉等超级快充桩可以达到120kw,欧洲和美国已经有部分350kw的充电桩在商用。

充电桩的功率提升也需要同时考虑电压和电流的提升,电压1000v,电流350A才能达到350kw。

充电这个事,打个比方就是用水管往一个瓶子里灌水,第一要瓶口大,第二要水管粗,第三两者还要匹配好。

新能源汽车充电必须配备充电设备也就是充电器。充电器就是把交流电经过整流滤波,并经过一系列调控后,给动力电池组进行充电,即电池组能接受的直流电。

其实我们所说的快充是这样工作的,给充电中供给大功率交流电,充电桩经过一系列的变频、滤波等调控后直接对电池输出直流电,这样简单粗暴的方式可以加快充电速度,就相当于是阀门全部打开让水快速流入,当电量充到80%后进入恒压充电阶段,这个阶段充电电压保持恒定,充电电流则越来越小,这就是为什么所有厂家都会宣扬自己充到80%用了多少时间,以显示自己技术有多先进,但其实到了80%之后,大家几乎都一样。

慢充嘛!顾名思义就是比较慢。这里就需要咱们开头说的那个设备“充电器”了。快速充电是充电桩将交流电转换成动力电池可承受的直流电以达到快的目的,慢充呢,就是充电桩将交流电不正常频率和不稳定电压再或者不稳定的电流,经过调控讲稳定的交流电输送给新能源汽车内的充充电器,充电器在经过一系列的调控,将交流电变为动力电池可承受的直流电,充电到80%后,也会进入恒压充电阶段。

目前主流的电动汽车充电方式分为交流慢充和直流快充两种。如果把低电量的电池看作是虚弱的病人,那么慢充就好比是给病人馒头吃,让他自己把馒头消化掉从而给自己提供能量;而快充则是直接往病人静脉血管里注射葡萄糖,让他迅速恢复元气。

电动汽车快速充电,如何快速地为电动汽车充电呢

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电池充电的基本原理

电动汽车上的电池和我们的普通家用干电池没有本质区别,输出的都是直流电。给电池充电是个复杂的过程,并非给正负极通电那么简单,其中涉及到专业的电流调制问题,所以就必须通过一个充电机去完成这部分工作。充电机在获取了电能之后,会根据当前电池的状态调制出适当的电流电压,然后再用于电池的充电。充电机的功能其实就类似于我们以前家里用的电池充电器。同样的一块电池充电速度的快慢,很大程度上会受到这个充电器好坏的影响。

什么是交流慢充?

众所周知,城市用电是交流电,为了可以直接使用城市供电来充电,每辆电动汽车上都会自带一个车载充电机。它可以把交流电转换成直流电,再调制出合适的电流,然后给电池进行三段式充电(类似手机充电)。

在慢充模式下,电源或充电桩只是一个单纯的电能提供者,无需承担调制电流和充电管理的任务,电能也只是被它当作“原材料”交给车载充电机去处理。因此,慢充的充电桩结构很简单,体积也都不大。此外不少电动汽车上还配备了家用插头,可以直接插在家用插座上进行慢充。交流慢充还可以充分利用电力低谷时段充电,降低成本,保证充电时段电压稳定。

不过慢充的缺点也是显而易见的,那就是由于城市交流电源和车载充电机的能力有限,充电电流很小,大多要5-10个小时才能把电池充满。

什么是直流快充?

之前我们已经了解了,电动汽车上有个车载充电机负责调制充电电流,可惜它的效率比较低,那么如果可以绕过车载充电机直接给电池大电流充电岂不是会快很多?事实上直流快充就是这样实现的。直流快充桩本身就是一个非车载充电机,而且电流调制能力比车载充电机要强很多,可以根据电池状态直接为它提供调制好的大电流直流电。快充充电桩会与汽车CAN网络连接,说简单点就是充电桩让自己临时成为汽车电池管理系统的一部分。所以说,快充桩不仅提供电能还直接侵入并接管了车上的充电管理系统。

快充充电桩体积往往要大很多,而且结构也复杂,成本更加昂贵,所以它们的数量也比较少。不过快充的速度很快,一般在12分钟到1小时内就可以完成充电。

快充的缺点在于虽然速度快但是对电能的利用率低(浪费电),而且大电流会对电池的寿命造成影响,同时还存在一定的安全隐患。因此快充往往只在应急的时候使用,不可长期快充。这就好比人在没病的时候还是要正常吃饭,而不是天天去挂葡萄糖水维持生命。

综上所述,电动汽车的快充模式其实就是用强大的“外挂”临时取代汽车自带的充电机,根据电池的状态直接把调试好的大电流提供给电池充电。好处是速度快,坏处是会影响电池寿命并有安全隐患。

只讲真话的硬核系说车,关注“马头人车库”

2022-04-21

2022-04-21