电池,是电动车的“生命”,它将直接决定整辆电动车的许多最终表现。
在特斯拉的推动下,纯电动车的时代已经“越来越近”——未来两三年,几乎所有的汽车品牌都将有插电汽车或是纯电动车上市。而在这一轮即将到来的大趋势背后,电池毫无疑问地扮演着一个极其重要的角色。一场规模宏大,围绕着电动汽车电池及其充电技术的竞赛正在展开。
这场竞赛或许没有绝对的胜利者,但跑在前面的人无疑将在电动车浪潮中获得重新洗牌汽车行业的机会,这对于传统的汽车业玩家来说既是机遇也是挑战。
不过,目前电动车的实际使用还存在一些不便利性,例如,充满电需要较长的时间,单次充电无法支持太远距离的驾驶。这些不便利性与电动车的电池直接相关。除电池之外,充电站等基础建设的支持和配合也非常关键。
CB-insights上月发布了一篇关于电动车电池的文章,盘点了一些当前创业公司和汽车制造商的在电池技术方面的进展,其中也反映出了这场技术竞赛的几大核心点。雷锋网在不改变原意的情况下,进行了编译。
未来,5分钟完成一次电动车充电?现在,特斯拉、大众、雪佛兰和其他汽车制造商正在以每台3.5万美元(约23.3万元)或更低的标价出售电动汽车,电动汽车终于能够成为普通消费者承受得起的商品。虽然价格降低了,但仍有一些人犹豫是否要购买这些电动车,因为电动车存在行驶里程的限制。
在考虑购买电动车时,消费者们基本上都会问同样的问题:
1. 电池能支持多远的行程?
2. 充电要充多久?
由于快速充电站并未普及,许多电动车都依靠在家过夜充电,这样充电的缺点是:普通的电动车(如大众eGolf),在家充电26小时之后,只能持续125英里(约201千米)的旅程。
但是,充电速度快、续航里程高的电池现在已经呼之欲出了,并有希望提高电动车的销量。
保时捷、东芝和其他公司都在研发可以在几分钟内完成充电,并且可以持续200多英里的电池技术。
保时捷表示,Mission E的锂离子电池(3)集成在车辆底部,不仅可以“降低重心”同时还可以实现“无线(感应)充电”。充电端口位于左前挡泥板附近(4)。图片来自:保时捷
保时捷宣布,自己已经拥有超越现在所有电动车的电池技术。
过长的充电时间,是电动车车主不得不应对的问题,保时捷即将推出的电动车Mission E,就将电动车的充电时间降低到了可接受的范围内。
“十五分钟的充电时间是可以接受的。电压800伏特,这也是可行的。“保时捷的电池电动车副总裁Stefan Weckbach博士说。
保时捷以Mission E(将于2019年亮相)的电池效能做出的承诺,体现了这家汽车制造商想要在高端电动车领域取代特斯拉的意图:
这听起来不错,但保时捷的15分钟“高速充电(Turbo Charge)”有一个非常大的缺陷:目前的电动汽车充电桩还不能支持这种充电形式。
目前,世上仅有的几个800伏充电桩(350千瓦充电桩)在保时捷柏林的新办事处,这些充电桩是在今年七月安装的。
保时捷面临的缺陷,也揭露了电压范围和充电桩分布将会影响电池研究和电动车普及率的问题。
为了让汽车制造商整合创业公司和成熟的科技公司(将在本文稍后讨论)的新兴电池技术,他们必须首先应对目前电动汽车充电面临的这些问题。
在保时捷柏林中心的两个800伏充电桩之一。图片来源于保时捷
为什么说现有的充电技术不“完美”?事实上,目前电动车和其电池总共有三种“级别”的充电方式:
第一级别(L1),在110V~120V的家庭插座上进行,而不管车辆或电池类型是什么,这种等级的充电都是最慢的。L1的电路每小时只能为电动汽车提供大约2千瓦的电能。
第二级别(L2),在220V~240V的电源插座上进行,一些国家的家庭用电电压符合这一范围,其余国家可以将这种电路安装在家里,美国有大约16000个电动汽车充电站使用这种电路。第二级充电通常每小时为电动汽车提供约6.6千瓦的电能。
第三级别充电(L3),即“快速充电”,需要在直流快速充电(DCFC,DC Fast Charging)站进行,大部分这种充电站都配有400V~480V的电路。目前的快速充电技术能够以每小时50kW或更高的功率为电动汽车充电。
鉴于美国道路上充电站的数量限制,电池驱动的电动车辆的车主们不得不在长途旅行中进行大量的计算(和规划路线):不仅要考虑他们的目的地有多远,还要考虑要花多少时间进行充电。
举个例子,如果从纽约开大众eGolf到华盛顿特区(363.9km):
所以,降低充电时间的关键是不是将DCFC站的快速充电电压提高一倍,并在公路上安装更多的充电泵呢?
不完全是。
市场上几乎所有的电动车都可以在第一级和第三级电路上充电,但并不是所有的电动车都能支持400V /50kW甚至更快的“快速充电”。
如果没有适当的控制,快速充电器产生的更多热量,以及通过充电接口传导的热量会损坏汽车的发动机。支持快速充电的装置制造起来非常昂贵,所以低成本的电动汽车一般都没有兼容快速充电方案。
但技术的进展有望让更多的人买得起可以快速充电的电动车。
例如,根据Innovative Vehicle Institute的报告,最新的雪佛兰Bolt EV车型的电池可以支持最高每小时55kW的充电功率。
而其他的低成本电动车,现在也可以购买快速充电功能进行升级,因此,到2019年,Mission E可能就不是唯一能够支持800V/350kW充电的高端电动车型了。
Bolt EV的电池。图片来源于雪佛兰
电压高一点,再高一点未来,电动汽车充电效率将会越来越高。
Chargepoint是一家在美国运营超过33000个第二级充电桩的创业公司。最近,Chargepoint开始向加油站业主提供Express Plus充电桩。ChargePoint表示,Express Plus每小时可以为电动汽车提供高达“400kW”的电能。
Chargepoint的Express Plus充电桩
有多少加油站拥有者接受Chargepoi