中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：隨著新能源車(chē)市場(chǎng)不斷升溫，動(dòng)力電池相關(guān)技術(shù)也在成為國(guó)內(nèi)外汽車(chē)廠商發(fā)力的重點(diǎn)。其中，大功率快充技術(shù)近來(lái)曝光率極高，且備受矚目。
大功率快充通常指，充電功率在350kW或以上，10-15分鐘可充滿(mǎn)電(4C-6C)，并以單槍方式給動(dòng)力電池充電的技術(shù)。（充電速度業(yè)界通常用“C”倍率來(lái)表示，簡(jiǎn)單理解就是1C充電，即一個(gè)小時(shí)充滿(mǎn)，2C充電，即半個(gè)小時(shí)充滿(mǎn)，數(shù)值越大充電速度越快。）
近來(lái)，歐美電動(dòng)汽車(chē)對(duì)“大功率快充”炒得尤其熱鬧。
日產(chǎn)與美國(guó)最大電動(dòng)汽車(chē)快速充電公共網(wǎng)絡(luò)EVgo將聯(lián)手在美國(guó)全境建設(shè)200個(gè)直流快速充電站；四大汽車(chē)巨頭合作建立的lonity充電網(wǎng)絡(luò)，計(jì)劃到2020年在歐洲主干線上修建約400個(gè)充電功率高達(dá)350kW的大功率充電站。
保時(shí)捷旗下首款電動(dòng)跑車(chē)Taycan的800V超高壓電氣系統(tǒng)更是賺足了眼球；而特斯拉將會(huì)會(huì)部署SuperChargerV3，最大充電功率為250kW。
“大功率快充”這一概念因?yàn)楦髀奋?chē)企發(fā)聲迅速升溫。這是否也意味，大功率充電在國(guó)內(nèi)短期內(nèi)有望實(shí)現(xiàn)呢？
事實(shí)上，由于大功率快充應(yīng)用的前提是對(duì)冷卻技術(shù)、IGBT、動(dòng)力電池冷卻監(jiān)測(cè)、電動(dòng)汽車(chē)電壓等級(jí)及其安全性，電網(wǎng)負(fù)荷的整體解決方案，換言之，以上任何一項(xiàng)都是制約其大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸。也就是說(shuō)，時(shí)下火熱，是別人家的“火熱”，在國(guó)內(nèi)，現(xiàn)階段的技術(shù)儲(chǔ)備和驗(yàn)證還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
?國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)大功率快充的技術(shù)與應(yīng)用挑戰(zhàn)
目前，我國(guó)大功率快充技術(shù)尚未完成模式驗(yàn)證，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也未指定完成。簡(jiǎn)單從電壓或電流兩個(gè)方向來(lái)看，提升電壓意味著動(dòng)力電池、電氣零部件的電壓等級(jí)都提升；提升輸出電流，意味著充電樁上增加冷卻措施及其穩(wěn)定性及其關(guān)鍵，這樣一個(gè)電壓電流的問(wèn)題在實(shí)際操作層面就成了車(chē)企、電池、充電樁需要共同面對(duì)的問(wèn)題，涉及的材料，元器件更是紛繁復(fù)雜。
比如，據(jù)北汽新能源技術(shù)高級(jí)經(jīng)理白健介紹，大功率充電技術(shù)需要改進(jìn)PEU（動(dòng)力控制單元），如：MCU（電機(jī)控制單元）中IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）需要重新選型、OBC（車(chē)載充電機(jī)）輸出側(cè)變壓器需要調(diào)整、電容和二極管等元器件要選用900V以上的耐壓等級(jí)器件；DC/DC方面，也需要調(diào)整輸入側(cè)變壓器；動(dòng)力電池系統(tǒng)（BMS）和整車(chē)控制系統(tǒng)（VCU）方面，主要是溫度方面?zhèn)鞲衅鞯脑黾?，控制策略和保護(hù)策略的調(diào)整和設(shè)計(jì)。另外，高壓線束方面也需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
再就是，如果把動(dòng)力電池的電壓提升，那么電流輸出就會(huì)相應(yīng)變大，那么充電電纜的發(fā)熱量也會(huì)變大，發(fā)熱量大就要上冷卻措施。
目前用的主要是液冷系統(tǒng)，即在充電電纜上鋪設(shè)一個(gè)冷卻的液體回路，就類(lèi)似于空調(diào)的壓縮機(jī)，把壓縮機(jī)裝到充電機(jī)柜里面，然后液體回路裝到充電電源里面去。但是，這就帶來(lái)了一個(gè)非常突出的問(wèn)題：一旦冷卻系統(tǒng)失效，會(huì)將用戶(hù)放到一個(gè)極其危險(xiǎn)的境地。
比如，去年4月左右，一臺(tái)保時(shí)捷在歐洲某家4S店內(nèi)充電起火，業(yè)內(nèi)人士分析是冷卻系統(tǒng)失效所致（不過(guò)，保時(shí)捷官方并沒(méi)有給出個(gè)正式說(shuō)法）。
另值得一提的是，充電系統(tǒng)與車(chē)輛的接口與充電協(xié)議。當(dāng)充電功率達(dá)到350千瓦以上時(shí)，其接口與充電協(xié)議的規(guī)范就是另外一套體系了，在國(guó)內(nèi)從技術(shù)實(shí)現(xiàn)上來(lái)講依然需要時(shí)間。
除了上述制造方面的技術(shù)、研發(fā)等方面問(wèn)題，還一個(gè)比較大的難題是如何應(yīng)用大功率快充。如果大功率快充規(guī)?；鋵?duì)電網(wǎng)負(fù)荷要求也極大。
以杭州為例，截止2018年擁有機(jī)動(dòng)車(chē)數(shù)量244萬(wàn)輛，如果按照新能源汽車(chē)到2025年20%左右的替換率，疊加機(jī)動(dòng)車(chē)復(fù)合增長(zhǎng)數(shù)量，到2025年至少擁有50萬(wàn)輛新能源汽車(chē)，如果按照高峰期2%新能源汽車(chē)使用大功率快充，即1萬(wàn)輛，以350KW大功率充電為例，需要新增負(fù)荷約350萬(wàn)千瓦，而目前杭州市區(qū)負(fù)荷總計(jì)約500萬(wàn)千瓦，這幾乎是不可能完成的任務(wù)，更別提尚未計(jì)入的慢充樁，普通直流快充樁的負(fù)荷。
早在2016年，中電聯(lián)牽頭成立了大功率充電標(biāo)準(zhǔn)工作組，對(duì)大功率充電技術(shù)進(jìn)行了探討和研究，也做了相關(guān)實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)。
中電聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)化中心副主任劉永東表示，大功率充電技術(shù)是現(xiàn)有2015版充電技術(shù)路線的補(bǔ)充，在今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，大功率充電技術(shù)是在一定場(chǎng)景下的應(yīng)用需求，將和現(xiàn)有充電技術(shù)路線長(zhǎng)期并存，不會(huì)替代現(xiàn)有充電技術(shù)。這也從側(cè)面印證了大功率充電尚存在著技術(shù)和應(yīng)用方面的雙重難題。
不過(guò)，他同時(shí)也認(rèn)為，大功率充電技術(shù)作為一項(xiàng)系統(tǒng)工程，從技術(shù)提出到完成標(biāo)準(zhǔn)制定，需要2-3年時(shí)間，為了適用2020年前后汽車(chē)的發(fā)展規(guī)劃，有必要現(xiàn)在抓緊開(kāi)展大功率充電技術(shù)的研究、工程實(shí)踐和標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研工作。
持這種觀點(diǎn)的還有中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì)執(zhí)行副理事長(zhǎng)歐陽(yáng)明高，他指出，“我國(guó)要圍繞大功率充電展開(kāi)超前研究，整車(chē)企業(yè)可以先進(jìn)行嘗試，也為標(biāo)準(zhǔn)的制定積累數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。而到2020年前后，我國(guó)必須要把大功率充電的問(wèn)題摸透，屆時(shí)將進(jìn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定?！?
?中外大功率快充運(yùn)營(yíng)差異與距離
趨勢(shì)面前，事實(shí)上目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有一些企業(yè)開(kāi)始了大功率快充技術(shù)的研發(fā)，比如星星充電、萬(wàn)馬新能源等研發(fā)了360kW及更大功率的快充產(chǎn)品。
（星星充電500千瓦液冷大功率充電設(shè)備）
不過(guò)這時(shí)歐美已經(jīng)舉起350千瓦甚至450千瓦的大旗。國(guó)內(nèi)與歐美之間的差距是明顯的，這種差距是否有超越的可能性，如何超越？
對(duì)于大功率充電的發(fā)展階段，國(guó)外已經(jīng)有了未公開(kāi)場(chǎng)合的商用，比如在4S店內(nèi)的維修和樣車(chē)展示時(shí)會(huì)使用大功率充電，而在國(guó)內(nèi)還相對(duì)處于初步探索階段。雖然說(shuō)有的充電設(shè)施運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)可以做到350千瓦及以上的設(shè)備，但整體上，除了前面我們提到的還沒(méi)有出臺(tái)具體的標(biāo)準(zhǔn)外，一個(gè)普遍的現(xiàn)象是，車(chē)端少有進(jìn)行整車(chē)相關(guān)系統(tǒng)的配套。
在歐美，充電設(shè)施都是車(chē)企在主導(dǎo)研發(fā)、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)，比較商業(yè)化的一些充電設(shè)施運(yùn)營(yíng)商背后的大股東也多是車(chē)企。
而在國(guó)內(nèi)，車(chē)企對(duì)于充電設(shè)施的研發(fā)與標(biāo)準(zhǔn)的制定沒(méi)有特別高的積極性，除了蔚來(lái)汽車(chē)、小鵬汽車(chē)及威馬汽車(chē)在充電設(shè)施上做投入運(yùn)營(yíng)，及后來(lái)者恒大，鮮有汽車(chē)涉足這一領(lǐng)域。相對(duì)歐美，在我國(guó)，依然是國(guó)家電網(wǎng)和設(shè)備制造商占據(jù)主導(dǎo)地位。
一位業(yè)內(nèi)人士向高工電動(dòng)車(chē)說(shuō)，好像他們?cè)凇白詩(shī)首詷?lè)似的，不管你車(chē)的需求到底是什么，就自己搞。”舉例來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)很多充電設(shè)施運(yùn)營(yíng)商都在推60千瓦、120千瓦，但市場(chǎng)上的車(chē)大部分并不需要這么高的充電功率；反觀歐美就不存在這個(gè)情況，因?yàn)槎际擒?chē)企占主導(dǎo)地位。
去年8月，中電聯(lián)與日本電動(dòng)汽車(chē)快速充電器協(xié)會(huì)（CHAdeMO）簽署了技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)合作協(xié)議，計(jì)劃共同推動(dòng)大功率充電技術(shù)、電動(dòng)汽車(chē)與電網(wǎng)互動(dòng)技術(shù)以及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。
據(jù)透露，在這份合作協(xié)議中，我們前文提到的“充電接口”基本已經(jīng)有了，就是來(lái)自于日本的國(guó)標(biāo)，是一種插入電分開(kāi)式的接口設(shè)計(jì)，其他的工作仍在進(jìn)行當(dāng)中。原計(jì)劃是不久發(fā)布接口的標(biāo)準(zhǔn)，但顯然一直在推遲。
其中緣由，是因?yàn)閷④?chē)提高到350千瓦的充電等級(jí)需要全車(chē)整套系統(tǒng)的去升級(jí)匹配，而在國(guó)內(nèi)合資或自主品牌還沒(méi)有做這種樣車(chē)的計(jì)劃，所以在測(cè)試階段無(wú)法進(jìn)行實(shí)際操作，只能用仿真的實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行測(cè)試。沒(méi)有實(shí)戰(zhàn)，當(dāng)然也就無(wú)法官宣。
在上述情況下，見(jiàn)國(guó)外在推動(dòng)大功率充電，就以為大功率充電的時(shí)代也到來(lái)了，顯然是想多了?，F(xiàn)階段，大功率快充技術(shù)在國(guó)內(nèi)想要突破和普及，需要行業(yè)內(nèi)車(chē)企與充電設(shè)施相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的公司通力合作。
此外，一直以來(lái)，行業(yè)都存在一種思辯，即大功率快充會(huì)影響電池壽命。那么，快充對(duì)電池衰減性影響到底有多嚴(yán)重？
北京交通大學(xué)的YangGao等人研究就發(fā)現(xiàn)，充電速度對(duì)于鋰離子電池的循環(huán)壽命有著顯著的影響，將充電速度從0.5C倍率（2小時(shí)充滿(mǎn)）提高至1.5C倍率（40分鐘充滿(mǎn)）后，電池的容量衰降速度是0.5C倍率充電的4倍左右。這也就意味著經(jīng)常使用快充會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力電池的壽命顯著縮短。在現(xiàn)有的三元鋰動(dòng)力電池技術(shù)下，大功率快充可能導(dǎo)致的電池壽命縮短現(xiàn)象更加顯著，用車(chē)成本將急劇攀升。
另一方面，現(xiàn)階段的快充對(duì)電池壽命和性能會(huì)有10%以上的損傷；自2015年至今至少有近百起在充電時(shí)引起著火的事故。幾乎涉及新能源所有品牌。設(shè)想一下，如果在350KW的快充條件下，這個(gè)事故數(shù)量和比例會(huì)不會(huì)更高?？梢赃@么說(shuō)，充電功率越大，電池自身性能及車(chē)輛安全性能被降的越低。
綜合上述兩個(gè)大功率充電的主要問(wèn)題，如果技術(shù)上面沒(méi)有突破，材料應(yīng)用上沒(méi)有創(chuàng)新，在安全性上沒(méi)有等到市場(chǎng)認(rèn)可，未來(lái)大規(guī)模應(yīng)用則遙遙無(wú)期。
