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路漫漫其修远兮 换电模式现状分析

2018 年 07 月 09 日 09 : 22 原创 编辑:周凯 来源:EV知道
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[ EV知道 行业 ]自从纯电汽车推出以来,里程焦虑一直如影随形。人们不禁想到为什么电动汽车不能如同日用电器一样通过更换电池来保障运行呢?自然而然的,对于电动汽车换电模式的探索近些年来就从未停止。

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从Better Place到特斯拉,从国家电网到蔚来汽车,几经波折却历久弥新。就在近日,北汽新能源又宣布将在近期启动面向私人用户的换电服务,并率先在北京试点运行。

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那么为什么如同去加油站加油一样便捷的使用方式一直处于边缘,而快充模式则是目前的主流呢?今天我们就来一起聊一聊。

一、换电模式的优势——快捷、高效

1、首先从技术上来看。目前换电模式实际应用的方案中,一般换电操作实际耗时为3-5分钟,这应该是换电模式在当下相对于快充模式的最大优势。

因为快充模式要达到这样的能量补充速率,其充电倍率至少应该达到12C以上,也就是电池组可以以日常放电速率的12倍甚至更高的速率进行充电。这对于当前的技术能力来说,无疑是一个巨大的挑战。

目前严格意义上的入门级快充应该是达到3C以上的充电倍率。但实际上从大多数乘用车的宣传资料中可以看到30分钟充满80%就已经可以作为快充的噱头拿出来宣传了,也就是一般业界认为乘用车的1.6C就可以是入门级快充标准了。

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以特斯拉为例,其充电桩名曰超级充电桩,它的充电功率是120kW。按照特斯拉Model S 85D的参数,232.5Ah、最高403V,其1.6C对应最大需求功率为149.9kW。从这里就可以看到,对于长续航纯电动车型,1.6C或者说30分钟充满80%已经对充电桩构成考验。

同时快充桩也面临着由于充电电流巨大、对电网冲击较大,布局安装困难的问题。在私人使用上讲,目前的国家标准中是不允许在原来的居民用电网络中直接设置快充桩(充电站)的。1台快充桩的用电功率就已经超出几十户居民的用电量(普通居民用电量统计计量值在4-6kW/户)。因此,快充桩(充电站)都需要单独设置10kV变压器,而一个区域的配电网络并非都有余量增加更多的10kV变电站。

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另外从电池单体来讲,对于快充使用也面临着包括寿命、安全、材料性能支持、可加工性等多方面挑战。对于常见的三元锂电池与磷酸铁锂电池来说:

A、磷酸铁锂可能更侧重于解决电导、低温方面的问题。目前国内主要电池供应商在该类电池快充技术发展上比较顺畅,基本可以做到3-5C的稳定充电倍率。但目前要做到12C以上仍然极为困难。而且由于磷酸铁锂电池固有的能量密度较低、电池一致性差的问题,其在乘用车领域的应用前景仍不乐观。

B、三元材料本身电导已经比较好,但是其反应活性太高,更多在安全性和抑制(与电解液的)副反应面临着挑战,近来的电池安全事故频发也对此方面提出了更高的要求。具体到乘用车实车上,1.6C或者说30分钟充满80%(3.2C)基本成为了通用标准。

从以上来看,在一定时期内换电模式的便捷性将具有对快充模式的压倒性优势。

2、从实际应用层面来看,换电模式之于快充模式也存在着一系列优势。通过换电站的集中管理,可以实现:

A、对电池组的采用适度的慢充速率以提高电池寿命;利用充电站的记录有计划的对电池组进行一致性校正以降低总成容量衰减。因为从理论上讲,快充对电池寿命与一致性是有相当大的负面影响的。有资料显示,三元锂电池若是经常在高倍率和高温环境下放电,电池寿命会大幅下降到不足200次。

B、合理配置充电时间,充分应用峰谷电价。集中充电式模式甚至可以采用自建供电系统模式,以避免大规模用电对于电网的冲击和随之带来的入网困难等问题。

C、从电池利用率上讲,以一辆纯电动汽车在现有的慢充+快充交替使用的模式下,一般用户驾车行驶10万公里,最多只进行了500次充放电。而采用磷酸铁锂电池总成的车辆,其充电寿命理论上应该在2000次以上,剩余的1500次充放寿命则面临浪费。而换电模式存在的意义,就是通过集中管理、使用电池,将每一块电池的充放电寿命尽可能多的开发、利用起来。

D、在换电站足够多的情况下,可以消除用户的续航焦虑,无需担心续航问题,实现和一般燃油车类似的使用习惯。且3-5分钟左右的换电过程完全不用改变用户的能量补充习惯,与加油体验近似。未来用户甚至可以根据需要选用不同容量的电池,实现在轻度使用强度下减轻车辆整备质量而降低能耗。

总结:在换电模式的成熟运营中可以实现对于电池有效寿命的最大化利用、减少对电网接入的冲击和提供更优秀的用户体验。

本文内容为EV知道( www.evzhidao.com)编辑或翻译,转载请务必注明来源。
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编辑说

基于北汽新能源在北京地区一贯以来得到的大力支持,我们可以持相对乐观的态度来期待该企业的这次在这一地区试运营的尝试。但北汽新能源必须要做好应对客户需求由相对规律到充满波动性的转变,以及相应物料储备和服务接待能力的准备。

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