罗兰贝格汽车行业中心与德国著名汽车研究机构亚琛汽车工程技术有限公司共同发布的《2017年第一季度全球电动汽车发展指数》报告指出:为汽车配备快速的充电功能将大幅提高用户接受度。
对很多人而言,充电不便是购买电动汽车的一大障碍。充电是否便利一定程度上取决于需要充电多长时间才能完成剩余的旅程。但除此之外,充电过程的难易程度也是重要因素之一。从技术角度来看,快充技术和感应充电可以简化充电过程,从而大幅提升电动汽车的用户接受度。
直流充电站的大功率充电桩可以缩短充电时间。目前的充电桩功率在50-120千瓦之间,大约需要20-30分钟即可充满
电池的80%。但充电功率越大,
电池衰减越快。因此,一旦充满80%,电流强度就会持续降低,导致电池完全充满耗费的时间大幅延长。从短期来看,一些地区计划将最大充电功率增加到150千瓦,进一步缩短充电时间。中期目标则是安装充电功率高达350千瓦的快充基础设施。这些充电桩需要根据电池系统的设计进行调整,包括冷却系统的增强和电压的大幅提升。在某些情况下,这些调整可能会在提升效率和扩大容量这两个目标之间产生冲突。具体到基础设施而言,高功率直流充电站对电网和电缆容量的要求更高,必须接入中压电网。包含一个快充网络(>22千瓦)和一个普充网络(≤22千瓦)的全国性充电基础设施将是实现电动汽车大规模上路的关键突破口。因此,全球领先的七个汽车大国已经设立了相应的投资项目,希望克服这些技术困难,扩大基础设施规模。
除使用电缆的手动充电桩外,还有一种更加方便的无线感应式充电桩。就中期而言,电动汽车将配备必要的相关技术。一开始的系列设计将会包含最高约8千瓦的蓄电量,但需要注意的是,固定式充电的流程效率略低于传导式充电。从中期来看,感应式充电的潜在蓄电量在中期有望增加——公共研究项目已经对高达40千瓦的系统进行了开发和测试。但在安全问题、充电板尺寸和最小气隙等方面仍存在一些局限,这限制了乘用车的感应式充电的最大蓄电量。可以通过在地面上安装能够移动的充电板(例如Z-Mover)或降低汽车底盘高度(例如通过主动式底盘技术)来减小气隙。然而,由于两个方向(前后向及左右向)都只有5-10厘米的定位误差容忍度,所以必须使用定位辅助技术——可以通过人机界面向驾驶员发送指令来实现,也可以利用自动驾驶或泊车功能来实现,这都可以提升用户便利性,提高汽车定位效率。驾驶员辅助系统应用率的提升和汽车自动化程度的加强使得这类汽车自动定位技术成为可能。从中期来看,所有的感应式充电系统都可以自动与汽车建立互联。
未来几年,蓄电量有望增加,而电动汽车也有望引入感应式充电功能。充电技术的进步将提升用户接受度,但为应对技术挑战,相关的充电及动力系统仍然需要进行调整,甚至彻底重构。
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