極客網·極客觀察11月13日 在美國,電動汽車充電仍然是一件麻煩事,連標準都沒有統(tǒng)一。J.D. Power最近在一份報告中指出,雖然美國安裝的充電器越來越多,但用戶對公共充電設施仍然多有不滿,一些企業(yè)的充電服務讓人失望。
電動汽車充電行業(yè)滿意度非常低,缺少充電器仍是最大問題
J.D. Power電動汽車體驗總經理Brent Gruber說:“與電信、有線電視等行業(yè)的滿意度相比,電動汽車充電仍然處在非常低的水平?!盙ruber指出,缺少充電器依然是用戶最大的抱怨。
根據美國能源署提供的數據,美國有公共電動汽車充電器144000個,當中有42000個裝在加州。密西西比州(Mississippi)和蒙大拿州數量很少,只有幾百個。說到標準,那就更復雜了。很多汽車制造商都說要在未來幾年轉向特斯拉NACS標準,但現(xiàn)在還沒有轉型。如果不是特斯拉汽車,許多還是支持CCS(Combined Charging System)充電的。因為支持CCS,如果你找到一個充電器,它不是特斯拉充電器,基本上還是可以給汽車充電的。如果你開的是日產Leaf汽車,可以用ChaDeMo接口實現(xiàn)快充,只是這種充電器相當少,要找到有些困難。
在美國,如果家中裝有充電器,充電費用比汽油便宜很多。不過如果是在住宅之外充電,充電成本相當于家中充電成本的兩倍。為什么呢?因為在住宅之外充電除了要支付電費,還要承擔設備維護費。
實現(xiàn)真正的快充需要充電器和汽車協(xié)同配合
公共充電器有幾個等級,Level 2和Level 3,還有Level 1,但基本不考慮,Level 1就是用常規(guī)插座給汽車充電。Level 2充電比Level 3慢一些,如果你去看電影,吃飯,可以用Level 2充電。如果是在高速上行駛,想充電,用Level 3更好。
如果是真正的快充充電器,15分鐘可以從10%充電80%,幾分鐘增加100英里續(xù)航。當電量達到80%時,為了保護電池,充電速度會慢很多。許多所謂的快充達不到那么快的充電速度。50KW快充比較普遍,充電速度比150KW和250KW慢很多。
能否實現(xiàn)真正的快充,除了看充電器標準,還受限于汽車本身,二者必須協(xié)同。UL Solutions先進電動汽車充電實驗室高管Nathan Wang說,當你第一次給汽車充電,汽車與充電器之間會來回傳送大量信息,然后電流才開始輸入汽車;汽車必須讓充電器知道它能承受的安全極限在哪里,充電器必須尊重汽車限定的充電速度。例如,通用汽車Bolt EV在美國比較流行,它只支持55KW充電器。你可以將更快的充電器插入Bolt EV,但速度并不會更快。
保證充電速度的同時,安全問題也不容忽視
不久前美國七大汽車公司宣布將會在高速公路和市區(qū)新增3萬個大功率充電器,這一決定有望緩解充電難問題。但電動汽車充電器提供商ChargePoint的首席運營官Rick Wilmer 說:“安全是極其重要的。你肯定不想燒到人或者燒毀汽車,只要存在安全風險,系統(tǒng)會自動關閉?!北M管如此,Rick Wilmer仍然宣稱ChargePoint充電器在大多時間里是正常運行的。
因為充電器屬于不同的網絡,想使用,必須下載相應的智能手機App,開設賬戶,然后才能充電。美國充電產業(yè)正在努力解決這些問題。J.D. Power的調查報告顯示,車主如果提前規(guī)劃好充電時間,比沒有規(guī)劃滿意度更高一些。美國企業(yè)開發(fā)了很多App,汽車自帶有導航系統(tǒng),它們可以告訴車主哪里有充電器,然后根據相應信息規(guī)劃路線。車主可以提前知道充電器所在位置,類型是什么,是否空閑。App和導航正在增加更多信息,比如目前正在使用充電器的汽車還有多久充滿,這樣可以方便車主排隊。
提升汽車充電速度還需要依靠科學突破
大學、汽車制造商、美國政府機構(比如能源署)認為,如果能實現(xiàn)科學突破,汽車充電速度應該可以大大提升。他們認為,可以調整汽車電池內部化學構成、重新設計充電線,從而突破眾多限制。如果汽車充電速度和加油一樣快,那就達成目標了。
賓夕法尼亞州立大學電池與儲能技術中心高管Christopher Rahn說:“在電化學方面已經有許多創(chuàng)新,但它們仍然只存在于實驗室。為什么呢?因為這些技術要么太貴,要么需要不同的制造工藝,現(xiàn)在還沒有為大規(guī)模普及做好準備,但可以肯定的是許多研究人員帶來一些令人振奮的成果?!?/p>
改變電池化學結構
如果能改變電池的基本化學結構,就能解決充電難題。鋰離子在電池正負極流動,完成充電。問題在于,電池內的鋰離子是有速度限制的,如果跑得太快就會堵住。更糟糕的是一旦鋰離子堵住,累積,電池可能會短路甚至起火。
阿貢能源儲存科學合作中心高管Venkat Srinivasan說:“移動鋰離子如同將100個人送入狹窄的房間,房間的門很小,它們會擠在門口進不去?!蔽覀兗僭O,如果實現(xiàn)化學突破,能讓鋰離子在電池內輕松移動,問題不就解決了嗎?阿貢科學家想讓鋰離子以多種方式在電池內移動,從而減少擁堵。Srinivasan認為,最難的地方是在微觀層面設計這道門。
更好的電池算法
電池用電解液運送鋰離子,如果能找到更好的電解液,也可以突破限制。改變電池化學性質聽起來容易,實際上很難,要經過嚴密的測試、驗證才能使用,否則如何保證安全?有一種辦法比較取巧,那就是用軟件來管理電池,確保充電安全。電池如果按恒定速度充電,當電池增加,速度會下降。愛達荷國家實驗室相信,如果開發(fā)更好的電池算法,用它調節(jié)電流,也許能提升充電速度。
愛達荷國家實驗室科學家Tanvir Tanim說:“也許可以先用小電流充電,充到30%,然后再增加電流大小,因為此時電池的內阻已經降低了。當電池快要充滿時,又可以再次縮小電流。”
充電線冷卻技術
我們還可以從其它地方著眼。例如,普渡大學機械工程教授Issam Mudawar正在研究新的充電線冷卻技術。研究人員認為,如果想提高充電速度,必然讓線纜承受更大的電流,目前的充電器只能承受500安倍的電流,要是電流過大,發(fā)熱太嚴重,線纜無法承受。
Issam Mudawar開發(fā)的冷卻技術可以讓電纜承受超過2400安倍的電流,只要電流達到1400安倍,5分鐘就能給汽車充滿電。系統(tǒng)用到一種新的液態(tài)冷卻劑,它涉及到過冷沸騰原理。Issam Mudawar解釋稱:“電流越高,發(fā)熱越多。如果想在5分鐘內給汽車充滿電,電流極高,它所發(fā)出的熱量是驚人的?!?/p>
雖然我們都在追求更快的充電器,但對于一個國家來說,承擔大部分充電使命的可能還是較慢的充電器,比如家里和停車場有慢速充電器就足夠了。阿貢國家實驗室研究人員Tim Pennington說:“擁有電動汽車并不需要每天都使用10分鐘高速充電器。”(小刀)
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