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纯电动汽车补能方式的研究
摘要:近5年在宏观政策的支持下纯电动汽车得到了巨大的发展,无论是产品技术更新迭代的速度还是汽车产销量增长的速度都远远超过以往任何一个时期,据有关统计数据显示,国内新能源汽车的销量从2020年137万辆到2021年的354万辆,2022年则达到670万辆,新能源汽车渗透率已经达到25.6%。新能源汽车尤其是纯电动汽车如此快速的发展速度离不开其补能方式的发展,补能方式的多样化削减了消费者部分的里程焦虑,本文分析了当下纯电动汽车的几种常规补能方式,对比其优缺点,最后简单分析了补能方式的发展方向。
关键词:纯电动汽车 补能 高压平台
前言
我国新能源汽车近两年来高速发展,连续8年位居全球第一。在政策和市场的双重作用下,2022年,新能源汽车持续爆发式增长。2023年我国新能源汽车将会继续保持快速增长,预计销量有望超过900万辆。新能源汽车产销量的剧增一方面得益于宏观政策支持,例如对于新能源汽车免征车辆购置税,在个别城市,新能源汽车享受不限号上路的政策等等。另一方面得以于其补能方式的迅猛发展,例如2022年1月,国家发改委明确要求到“十四五”末,全国建成能够满足2000万辆电动汽车充电需求的充电网络,一定程度上弱化了用户的续航焦虑问题。
文献[1]从充电设施总体情况、公共充电设施分布情况、私人充电设施发展情况、二三线城市充电设施发展情况四个方面阐述了当前我国充电桩发展情况。文献[2]从充电基础设施发展状况、政策及标准法规趋势分析、电动汽车直流充电发展趋势三方面分析了当前国内直流快充桩的发展情况,特别的是对直流快充桩充电功率的趋势给出了分析,指出在公共领域,大功率充电是未来趋势,在提升直流充电功率的技术路线方面,提高电压为多数企业选择的技术路线。文献[3] 分析了提高充电电压对补能效率的影响,预测了800V高电压平台风口已来,将触发产业新机遇。本文总结常见的纯电动汽车补能方式,分别是交流慢充方式、普通直流快充方式、快速换电方式、800V高压快充方式,对每一种方式进行了简要展开分析,对比其优缺点。
1 交流慢充方式
交流慢充方式是非常重要的一种补能方式。之所以称之为慢充,主要是由于此种方式充电功率相比快充较低,通常交流慢充的功率有两种3.3KW和7KW,对应的充电电流分别是16A和32A。两种功率分别匹配不同的车型,通常3.5KW的慢充桩匹配整车电池电量在30KWh以下的车型而7KW的慢充桩一般匹配整车电池电量在50KWh以下的车型。例如奇瑞小蚂蚁车型整车电量25KWh配备的慢充桩充电功率为3.3KW,奇瑞舒享家车型整车电量54KWh,配备的慢充桩充电功率为7KW。
以上两种常见的交流慢充方式须单独建设交流充电桩,一般是安装在一个固定位置,并且从单独的电表中取电,在当下的峰谷电政策下还可以享受更加便宜的谷电电价。另外还有一种常见的慢充方式是随车充电器,可直接插在家庭10A插座中进行充电,一般充电功率在2KW以下,充电速度较慢,对于电池容量较大的汽车采用此种方式充电往往需要20小时以上,故仅做交流充电桩建设不便时的一般补能。
2 普通直流快充方式
这里称普通直流快充是基于当前主流的电动车所采用400V平台而言,电动汽车动力电池的电压在400以下,采用直流充电时充电电流一般在250A以下,对应的充电功率一般在40KW以上,具体的充电功率影响因素很多,充电桩自身的最大功率和电动汽车品牌等都有影响。普通直流快充充电桩来源主要有三类,第一类是各大汽车品牌自建的直流快充桩,例如蔚来、小鹏、特斯拉等都建设有自己的快充桩、超冲桩。第二类是国家电网所建设的直流快充桩,主要为60KW和120KW两种类型,这类直流快充桩占据当前直流快充桩较大比例,在高速服务区都有布置,使用较为方便。第三类即为第三方直流快充桩,由第三方品牌投资建设供全体车主使用。
3 快速换电方式
快速换电一词中的快速主要是指这种补能方式的速度可以媲美传统加油,换电是指将汽车上已经耗尽电量的动力电池拆卸下来再更换一块同等型号的满电状态的电池。这种补能方式当前只在部分品牌和特定用车行业中有所应用,当前这种补能方式走在前列的当属蔚来品牌,2023年10月26日,蔚来第2000座换电站落站G30连霍高速宝鸡西服务区,实现覆盖全国240座地级市。2023年蔚来已新增换电站695座。目前,蔚来超77%用户3公里生活圈内至少有一座换电站,其中,澳门率先达到100%覆盖,上海、深圳、海口达到90%,北京、南京、厦门等17座城市均超80%。另外对于出租客运行业,换电模式也得到较大发展,例如江淮汽车在合肥市,吉利汽车在杭州市都有专门的换电站供市内出租汽车换电使用。
4 800V高压快充方式
800V高压快充方式是伴随着高电压整车架构平台的出现而开始得到应用,早期因为电池技术水平的限制,主要以低倍率慢充为主,随着近些年远距离出行需求增多,建设快充网络的诉求才愈演愈烈,而下一代电动汽车的主流平台将以800V高压架构为主,相比于400V平台,充电电流没有发生变化,不必担心因电流变大带来的发热损耗问题,充电电压增加一倍,同样的时间充进动力电池的电能更多。
5 结 论
本文主要概括了当前主要的电动汽车补能方式,将四种补能方式的特点总结如表1所示,从补能方式的发展来看,800V高压快充平台将是未来电动汽车补能的主要发展方向。
参考文献
[1]朱永康等.新能源电动汽车充电设施发展研究[J].汽车工业研究,2023(01),24-26.
[2]丁克耘,马唯杰.电动汽车直流充电发展现状及趋势[J].汽车实用技术,2022(22),6-10.
[3]王磊,虞洁攀.800V高电压平台风口已来,电动车进入全面快充时代[J].汽车与配件,2023(05),32-33.
作者简介:徐东,男,硕士,讲师,工作于皖西学院机械与车辆工程学院,研究领域为汽车电子电器