美國電動(dòng)汽車充電慢成為大難題 徹底解決只能靠科學(xué)突破

極客網(wǎng)·極客觀察11月13日 在美國，電動(dòng)汽車充電仍然是一件麻煩事，連標(biāo)準(zhǔn)都沒有統(tǒng)一。J.D. Power最近在一份報(bào)告中指出，雖然美國安裝的充電器越來越多，但用戶對(duì)公共充電設(shè)施仍然多有不滿，一些企業(yè)的充電服務(wù)讓人失望。

電動(dòng)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(dòng)汽車體驗(yàn)總經(jīng)理Brent Gruber說：“與電信、有線電視等行業(yè)的滿意度相比，電動(dòng)汽車充電仍然處在非常低的水平。”Gruber指出，缺少充電器依然是用戶最大的抱怨。

根據(jù)美國能源署提供的數(shù)據(jù)，美國有公共電動(dòng)汽車充電器144000個(gè)，當(dāng)中有42000個(gè)裝在加州。密西西比州（Mississippi）和蒙大拿州數(shù)量很少，只有幾百個(gè)。說到標(biāo)準(zhǔn)，那就更復(fù)雜了。很多汽車制造商都說要在未來幾年轉(zhuǎn)向特斯拉NACS標(biāo)準(zhǔn)，但現(xiàn)在還沒有轉(zhuǎn)型。如果不是特斯拉汽車，許多還是支持CCS（Combined Charging System）充電的。因?yàn)橹С諧CS，如果你找到一個(gè)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(chǎn)Leaf汽車，可以用ChaDeMo接口實(shí)現(xiàn)快充，只是這種充電器相當(dāng)少，要找到有些困難。

在美國，如果家中裝有充電器，充電費(fèi)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(dāng)于家中充電成本的兩倍。為什么呢？因?yàn)樵谧≌獬潆姵艘Ц峨娰M(fèi)，還要承擔(dān)設(shè)備維護(hù)費(fèi)。

實(shí)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(gè)等級(jí)，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(dāng)電量達(dá)到80%時(shí)，為了保護(hù)電池，充電速度會(huì)慢很多。許多所謂的快充達(dá)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(shí)現(xiàn)真正的快充，除了看充電器標(biāo)準(zhǔn)，還受限于汽車本身，二者必須協(xié)同。UL Solutions先進(jìn)電動(dòng)汽車充電實(shí)驗(yàn)室高管Nathan Wang說，當(dāng)你第一次給汽車充電，汽車與充電器之間會(huì)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(huì)更快。

保證充電速度的同時(shí)，安全問題也不容忽視

不久前美國七大汽車公司宣布將會(huì)在高速公路和市區(qū)新增3萬個(gè)大功率充電器，這一決定有望緩解充電難問題。但電動(dòng)汽車充電器提供商ChargePoint的首席運(yùn)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(fēng)險(xiǎn)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉?！北M管如此，Rick Wilmer仍然宣稱ChargePoint充電器在大多時(shí)間里是正常運(yùn)行的。

因?yàn)槌潆娖鲗儆诓煌木W(wǎng)絡(luò)，想使用，必須下載相應(yīng)的智能手機(jī)App，開設(shè)賬戶，然后才能充電。美國充電產(chǎn)業(yè)正在努力解決這些問題。J.D. Power的調(diào)查報(bào)告顯示，車主如果提前規(guī)劃好充電時(shí)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(dǎo)航系統(tǒng)，它們可以告訴車主哪里有充電器，然后根據(jù)相應(yīng)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(dǎo)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(duì)。

提升汽車充電速度還需要依靠科學(xué)突破

大學(xué)、汽車制造商、美國政府機(jī)構(gòu)（比如能源署）認(rèn)為，如果能實(shí)現(xiàn)科學(xué)突破，汽車充電速度應(yīng)該可以大大提升。他們認(rèn)為，可以調(diào)整汽車電池內(nèi)部化學(xué)構(gòu)成、重新設(shè)計(jì)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(dá)成目標(biāo)了。

賓夕法尼亞州立大學(xué)電池與儲(chǔ)能技術(shù)中心高管Christopher Rahn說：“在電化學(xué)方面已經(jīng)有許多創(chuàng)新，但它們?nèi)匀恢淮嬖谟趯?shí)驗(yàn)室。為什么呢？因?yàn)檫@些技術(shù)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(zhǔn)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。”

改變電池化學(xué)結(jié)構(gòu)

如果能改變電池的基本化學(xué)結(jié)構(gòu)，就能解決充電難題。鋰離子在電池正負(fù)極流動(dòng)，完成充電。問題在于，電池內(nèi)的鋰離子是有速度限制的，如果跑得太快就會(huì)堵住。更糟糕的是一旦鋰離子堵住，累積，電池可能會(huì)短路甚至起火。

阿貢能源儲(chǔ)存科學(xué)合作中心高管Venkat Srinivasan說：“移動(dòng)鋰離子如同將100個(gè)人送入狹窄的房間，房間的門很小，它們會(huì)擠在門口進(jìn)不去?！蔽覀兗僭O(shè)，如果實(shí)現(xiàn)化學(xué)突破，能讓鋰離子在電池內(nèi)輕松移動(dòng)，問題不就解決了嗎？阿貢科學(xué)家想讓鋰離子以多種方式在電池內(nèi)移動(dòng)，從而減少擁堵。Srinivasan認(rèn)為，最難的地方是在微觀層面設(shè)計(jì)這道門。

更好的電池算法

電池用電解液運(yùn)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(xué)性質(zhì)聽起來容易，實(shí)際上很難，要經(jīng)過嚴(yán)密的測試、驗(yàn)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(dāng)電池增加，速度會(huì)下降。愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室相信，如果開發(fā)更好的電池算法，用它調(diào)節(jié)電流，也許能提升充電速度。

愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室科學(xué)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?yàn)榇藭r(shí)電池的內(nèi)阻已經(jīng)降低了。當(dāng)電池快要充滿時(shí)，又可以再次縮小電流?！?/p>

充電線冷卻技術(shù)

我們還可以從其它地方著眼。例如，普渡大學(xué)機(jī)械工程教授Issam Mudawar正在研究新的充電線冷卻技術(shù)。研究人員認(rèn)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(yán)重，線纜無法承受。

Issam Mudawar開發(fā)的冷卻技術(shù)可以讓電纜承受超過2400安倍的電流，只要電流達(dá)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(nèi)給汽車充滿電，電流極高，它所發(fā)出的熱量是驚人的。”

雖然我們都在追求更快的充電器，但對(duì)于一個(gè)國家來說，承擔(dān)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(shí)驗(yàn)室研究人員Tim Pennington說：“擁有電動(dòng)汽車并不需要每天都使用10分鐘高速充電器?！保ㄐ〉叮?/p>

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